JP2015223539A - Water treatment equipment and water treatment method - Google Patents

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展行 鵜飼
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Susumu Okino
沖野  進
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Hideo Suzuki
英夫 鈴木
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Yutaka Nakakoji
裕 中小路
茂 吉岡
Shigeru Yoshioka
茂 吉岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide water treatment equipment and a water treatment method capable of efficiently removing soluble silica in water to be treated.SOLUTION: Water treatment equipment 1 includes a soluble silica deposition part 13 in which soluble silica dissolved in water W1 to be treated is deposited from water W1 to be treated having a concentration of aluminate ion expressed by the following formula (1) and pH which are respectively within a predetermined range, a solid-liquid separation part 14 in which the deposited soluble silica is separated from the water W1 to be treated to obtain treated water W1 freed from the soluble silica, from the water W1 to be treated, and a reverse osmosis membrane filtration part 30 in which the treated water W1 freed from the soluble silica on the solid-liquid separation part 14 is filtered by a reverse osmosis membrane 30a: [Al(OH)]... formula (1).

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関し、特に、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去可能な水処理装置及び水処理方法に関する。   The present invention relates to a water treatment apparatus and a water treatment method, and more particularly to a water treatment apparatus and a water treatment method capable of efficiently removing soluble silica in water to be treated.

従来、半導体デバイスの製造工程の化学・機械的研磨(CMP)プロセスで排出される排水中から溶解性シリカを除去する排水処理方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この排水処理方法では、溶解性シリカを含有する排水を凝固剤で処理して溶解性シリカを凝集させた後、凝集させた溶解性シリカを精密ろ過膜で除去する。そして、精密ろ過膜を定期的にフラッシングすることにより、精密ろ過膜の膜表面から固形物として被処理水中の溶解性シリカを除去する。   Conventionally, a wastewater treatment method for removing soluble silica from wastewater discharged in a chemical / mechanical polishing (CMP) process of a semiconductor device manufacturing process has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this wastewater treatment method, wastewater containing soluble silica is treated with a coagulant to aggregate the soluble silica, and then the aggregated soluble silica is removed with a microfiltration membrane. Then, by periodically flushing the microfiltration membrane, the soluble silica in the water to be treated is removed as a solid from the membrane surface of the microfiltration membrane.

米国特許第5904853号明細書US Pat. No. 5,904,853

しかしながら、特許文献1に記載の排水処理方法では、凝固剤を添加して溶解性シリカを凝集させて除去するので、必ずしも十分に溶解性シリカの濃度を低減できない場合がある。また、特許文献1では、アルミン酸ナトリウムなどを添加して溶解性シリカを除去する方法も検討されているが、アルミニウム化合物を用いると排水中のアルミニウム濃度が増大して後段に設けられた逆浸透膜装置などの精製装置に悪影響を与える場合がある。   However, in the wastewater treatment method described in Patent Document 1, since the coagulant is added and the soluble silica is agglomerated and removed, the concentration of the soluble silica cannot always be sufficiently reduced. In Patent Document 1, a method of removing soluble silica by adding sodium aluminate or the like is also being studied. However, when an aluminum compound is used, the concentration of aluminum in the wastewater increases and reverse osmosis is provided in the subsequent stage. It may adversely affect purification equipment such as membrane equipment.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the water treatment apparatus and water treatment method which can remove the soluble silica in to-be-processed water efficiently.

本発明の水処理装置は、下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離部と、前記固液分離部で溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜で濾過する逆浸透膜濾過部とを備えたことを特徴とする。
[Al(OH) ・・・式(1)
The water treatment apparatus of the present invention is a solution for precipitating soluble silica dissolved in the water to be treated from the water to be treated whose aluminate ion concentration and pH represented by the following general formula (1) are each within a predetermined range. A solid-liquid separation unit that separates the treated silica precipitation part from the treated water and the precipitated soluble silica to obtain treated water from which the soluble silica has been removed from the treated water, and the solid-liquid separation And a reverse osmosis membrane filtration unit that filters the treated water from which the soluble silica has been removed in the separation unit through a reverse osmosis membrane.
[Al (OH) 4] - ··· formula (1)

この水処理装置によれば、pHが所定範囲の被処理水中に存在するアルミン酸イオンと溶解性シリカとが反応した化合物が被処理水中に析出するので、凝集剤を用いて溶解性シリカを凝集させて除去する場合と比較して被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。したがって、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去でき、しかも、逆浸透膜濾過装置へのアルミニウムイオンの影響を低減できる水処理装置を実現できる。   According to this water treatment apparatus, a compound obtained by reacting aluminate ions and soluble silica present in the water to be treated having a predetermined pH is precipitated in the water to be treated, so that the soluble silica is agglomerated using a flocculant. Therefore, it is possible to efficiently remove the soluble silica in the water to be treated as compared with the case of removing it. Therefore, it is possible to realize a water treatment device that can efficiently remove soluble silica in the water to be treated and that can reduce the influence of aluminum ions on the reverse osmosis membrane filtration device.

本発明の水処理装置においては、前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加するアルミン酸イオン添加部を備えたことが好ましい。   The water treatment apparatus of the present invention preferably includes an aluminate ion adding section for adding an aluminate ion additive to the water to be treated.

本発明の水処理装置においては、前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムであることが好ましい。   In the water treatment apparatus of the present invention, the aluminate ion additive is preferably sodium aluminate.

本発明の水処理装置においては、前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にするpH調整剤添加部を備えたことが好ましい。   In the water treatment apparatus of the present invention, it is preferable to include a pH adjuster addition unit that adds a pH adjuster to the water to be treated to bring the water to be treated to pH 5.5 or more.

本発明の水処理装置においては、予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する種物質添加部を備えたことが好ましい。   In the water treatment apparatus of the present invention, it is preferable that the water treatment apparatus further includes a seed material addition unit that adds soluble silica contained in the water to be treated, which has been precipitated in advance, as a seed material to the water to be treated.

本発明の水処理装置においては、前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加するマグネシウムイオン添加部を備えたことが好ましい。   In the water treatment apparatus of this invention, it is preferable to provide the magnesium ion addition part which adds a magnesium ion additive to the said to-be-processed water.

本発明の水処理装置においては、前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加する電解装置を備えたことが好ましい。   In the water treatment apparatus of the present invention, it is preferable that the apparatus includes an electrolysis apparatus that adds aluminate ion-containing water generated by electrolyzing a part of the treated water to the treated water as the aluminate ion additive. .

本発明の水処理装置においては、前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンを除去するアルミニウムイオン処理部を備えたことが好ましい。
この構成により、アルミニウム系の凝集剤を用いずに溶解性シリカを除去できるので、処理水中のアルミニウム濃度を低減することが可能となる。
The water treatment apparatus of the present invention preferably includes an aluminum ion treatment unit that removes aluminum ions contained in the water to be treated supplied to the reverse osmosis membrane filtration unit.
With this configuration, soluble silica can be removed without using an aluminum-based flocculant, so that the aluminum concentration in the treated water can be reduced.

本発明の水処理装置においては、前記アルミニウムイオン処理部内に設けられたイオン交換樹脂により前記アルミニウムイオンを除去することが好ましい。   In the water treatment apparatus of this invention, it is preferable to remove the said aluminum ion with the ion exchange resin provided in the said aluminum ion processing part.

本発明の水処理装置においては、前記アルミニウムイオン処理部内の前記被処理水にキレート剤を添加して前記アルミニウムイオンを除去することが好ましい。   In the water treatment apparatus of the present invention, it is preferable to add a chelating agent to the water to be treated in the aluminum ion treatment unit to remove the aluminum ions.

本発明の水処理装置においては、前記逆浸透膜濾過部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定するアルミニウムイオン濃度測定装置と、前記アルミニウムイオン濃度測定装置によって測定されたアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加する前記キレート剤の添加量、及び前記イオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御する制御装置とを備えたことが好ましい。   In the water treatment device of the present invention, based on the aluminum ion concentration measurement device that measures the aluminum ion concentration of the water to be treated introduced into the reverse osmosis membrane filtration unit and the aluminum ion concentration measured by the aluminum ion concentration measurement device. And a controller for controlling at least one of the concentration of the aluminate ions, the pH of the water to be treated, the amount of the chelating agent added to the aluminum ion treatment part, and the treatment of the ion exchange resin. It is preferable.

本発明の水処理方法は、下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる析出工程と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを固液分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離工程と、前記固液分離により溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜濾過部で濾過する濾過工程とを含むことを特徴とする。
[Al(OH) ・・・式(1)
The water treatment method of the present invention is a method for precipitating soluble silica dissolved in the water to be treated from the water to be treated whose aluminate ion concentration and pH represented by the following general formula (1) are each within a predetermined range. A solid-liquid separation step for obtaining a water to be treated from which the soluble silica is removed from the water to be treated by solid-liquid separation of the water to be treated and the precipitated soluble silica; and the solid-liquid separation. And a filtration step of filtering the treated water from which the soluble silica has been removed by a reverse osmosis membrane filtration unit.
[Al (OH) 4] - ··· formula (1)

この水処理方法によれば、pHが所定範囲の被処理水中に存在するアルミン酸イオンと溶解性シリカとが反応した化合物が被処理水中に析出するので、凝集剤を用いて溶解性シリカを凝集させて除去する場合と比較して被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。したがって、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去でき、しかも、逆浸透膜濾過装置へのアルミニウムイオンの影響を低減できる水処理方法を実現できる。   According to this water treatment method, a compound obtained by reacting aluminate ions and soluble silica present in the water to be treated having a pH within a predetermined range is precipitated in the water to be treated, so that the soluble silica is aggregated using a flocculant. Therefore, it is possible to efficiently remove the soluble silica in the water to be treated as compared with the case of removing it. Therefore, it is possible to realize a water treatment method capable of efficiently removing soluble silica in the water to be treated and reducing the influence of aluminum ions on the reverse osmosis membrane filtration device.

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加することが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable to add an aluminate ion additive to the water to be treated.

本発明の水処理方法においては、前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムであることが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, the aluminate ion additive is preferably sodium aluminate.

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にすることが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable to add a pH adjuster to the water to be treated so that the water to be treated has a pH of 5.5 or more.

本発明の水処理方法においては、予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加することが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable that soluble silica contained in the water to be treated deposited in advance is added to the water to be treated as a seed material.

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加することが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable to add a magnesium ion additive to the water to be treated.

本発明の水処理方法においては、前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加することが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable to add aluminate ion-containing water generated by electrolyzing a part of the treated water to the treated water as the aluminate ion additive.

本発明の水処理方法においては、前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンをアルミニウムイオン処理部で除去することが好ましい。この方法により、アルミニウム系の凝集剤を用いずに溶解性シリカを除去できるので、処理水中のアルミニウム濃度を低減することが可能となる。   In the water treatment method of the present invention, it is preferable that aluminum ions contained in the water to be treated supplied to the reverse osmosis membrane filtration unit be removed by the aluminum ion treatment unit. By this method, soluble silica can be removed without using an aluminum-based flocculant, so that the aluminum concentration in the treated water can be reduced.

本発明の水処理方法においては、前記被処理水精製部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定し、測定したアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加するキレート剤の添加量、及びイオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御することが好ましい。   In the water treatment method of the present invention, the aluminum ion concentration of the water to be treated introduced into the treated water purification unit is measured, and the concentration of the aluminate ion based on the measured aluminum ion concentration, the pH of the water to be treated It is preferable to control at least one of the addition amount of the chelating agent added to the aluminum ion treatment part and the treatment of the ion exchange resin.

本発明によれば、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置及び水処理方法を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment apparatus and water treatment method which can remove the soluble silica in to-be-processed water efficiently are realizable.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、被処理水のpHと被処理水に対する溶解性シリカの溶解度との関係を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the pH of water to be treated and the solubility of soluble silica in the water to be treated. 図3は、アルミン酸イオンの存在下での溶解性シリカの溶解性を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the solubility of soluble silica in the presence of aluminate ions. 図4Aは、アルミニウムイオン添加後の被処理水のpHとSiOの濃度との関係を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the pH of the water to be treated after the addition of aluminum ions and the concentration of SiO 2 . 図4Bは、アルミニウムイオン添加後の被処理水のpHとSiOの除去率との関係を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the pH of water to be treated after the addition of aluminum ions and the removal rate of SiO 2 . 図5は、第1の実施の形態に係る水処理装置におけるアルミニウムの添加率(mol Al/mol SiO)とSiO除去率との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the aluminum addition rate (mol Al / mol SiO 2 ) and the SiO 2 removal rate in the water treatment apparatus according to the first embodiment. 図6Aは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のSiOの濃度の関係を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the relationship of the SiO 2 concentration in the water to be treated after adding magnesium ions. 図6Bは、アルミニウムイオン添加後の被処理水中のSiOの除去率の関係を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing the relationship of the removal rate of SiO 2 in the water to be treated after the addition of aluminum ions. 図7は、本発明の第2の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第3の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図9は、本発明の実施の形態に係る溶解性シリカ除去部の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of the soluble silica removing unit according to the embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第1の適用例に係る水処理装置の概略図である。FIG. 10 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the first application example of the present invention. 図11は、本発明の第2の適用例に係る水処理装置の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the second application example of the present invention. 図12は、本発明の第3の適用例に係る水処理装置の概略図である。FIG. 12 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the third application example of the present invention. 図13は、本発明の第4の適用例に係る水処理装置の概略図である。FIG. 13 is a schematic view of a water treatment apparatus according to the fourth application example of the present invention. 図14は、本発明の実施例及び比較例の結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the results of Examples and Comparative Examples of the present invention.

プラント設備の冷却塔などの冷却水においては、ボイラなどから排出された高温の排ガスと冷却水との間での熱交換により冷却水の一部が蒸発するので、冷却水中の溶解性シリカ(SiO2)が濃縮されてスケールとして析出する場合がある。このため、冷却水中に含まれる溶解性シリカを定期的に析出させて除去して溶解性シリカの濃度を低く保つ必要がある。 In cooling water such as cooling towers of plant equipment, a part of the cooling water evaporates due to heat exchange between the high-temperature exhaust gas discharged from the boiler and the cooling water, so that soluble silica (SiO 2 2 ) may concentrate and precipitate as scale. For this reason, it is necessary to periodically precipitate and remove the soluble silica contained in the cooling water to keep the concentration of the soluble silica low.

水中の溶解性シリカを除去するための方法としては、例えば、安価なアルミニウム系の凝集剤(Al(SO)及びポリ塩化アルミニウム([Al(OH)nCl−n]m))を用いた凝集沈殿処理が考えられる。一般に、凝集沈殿処理では、アルミニウム系の凝集剤が正に帯電した水酸化アルミニウム(Al(OH):固体)として析出し、この水酸化アルミニウムに水溶液中で負に帯電したコロイドが凝集して沈殿する。ここで、水酸化アルミニウムは、pH8以上の水中では弱く負に帯電し、pH7以下では強く正に帯電する。このため、アルミニウム系の凝集剤を用いた凝集沈殿では、水酸化アルミニウムが負に帯電するpH8以上ではなく、正に帯電するpH7以下で実施されることが一般的である。 Examples of the method for removing soluble silica in water include an inexpensive aluminum-based flocculant (Al 2 (SO 4 ) 3 ) and polyaluminum chloride ([Al 2 (OH) nCl 6 -n] m 2). )) Is considered. In general, in the coagulation-precipitation treatment, an aluminum-based coagulant is deposited as positively charged aluminum hydroxide (Al (OH) 3 : solid), and a negatively charged colloid aggregates in the aqueous solution in an aqueous solution. Precipitate. Here, aluminum hydroxide is weakly negatively charged in water at pH 8 or higher, and strongly positively charged at pH 7 or lower. For this reason, the coagulation precipitation using the aluminum-based coagulant is generally carried out at a pH of 7 or less at which aluminum hydroxide is positively charged, not at a pH of 8 or higher at which aluminum hydroxide is negatively charged.

本発明者らは、pHが所定範囲であると共にアルミン酸イオン濃度が所定範囲であって、溶解性シリカを含有する被処理水においては、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出することに着目した。そして、本発明者らは、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出させることにより、被処理水中に含まれる溶解性シリカを従来より効率良く被処理水中から除去できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In the water to be treated having a pH within a predetermined range and an aluminate ion concentration within a predetermined range, and containing soluble silica, the compound of aluminate ions and soluble silica is contained in the water to be treated. We focused on the precipitation. The inventors have found that the compound of aluminate ions and soluble silica is precipitated in the water to be treated, so that the soluble silica contained in the water to be treated can be removed from the water to be treated more efficiently than before. The present invention has been completed.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は、適宜組み合わせて実施可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to each following embodiment, It can implement by changing suitably. Further, the following embodiments can be implemented in combination as appropriate.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水処理装置1の概略図である。図1に示すように、本実施の形態に係る水処理装置1は、溶解性シリカを含有する被処理水W1にpH調整剤11aを添加して被処理水W1のpHを所定範囲とするpH調整剤添加部11と被処理水W1に下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン添加剤を添加して被処理水W1のアルミン酸イオンの濃度を所定範囲とするアルミン酸イオン添加部12と、pHが所定範囲でありアルミン酸イオンの濃度が所定範囲である被処理水W1から溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部13と、被処理水W1と被処理水W1から析出させた溶解性シリカとを固液分離して処理水W2を得る固液分離部14と、固液分離部14で溶解性シリカが分離された被処理水W1を濾過して処理水W2及び濃縮水W3とする逆浸透膜濾過部30とを備える。pH調整剤添加部11からのpH調整剤11aの添加量及びアルミン酸イオン添加部12からのアルミン酸イオン添加剤12aの添加量は、制御装置21により制御される。
[Al(OH) ・・・式(1)
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of a water treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the water treatment device 1 according to the present embodiment adds a pH adjusting agent 11a to the water to be treated W1 containing soluble silica and sets the pH of the water to be treated W1 within a predetermined range. The aluminate ion addition part which makes the density | concentration of the aluminate ion of the to-be-processed water W1 the predetermined range by adding the aluminate ion additive represented by following General formula (1) to the regulator addition part 11 and the to-be-treated water W1 12, a soluble silica precipitation portion 13 for precipitating soluble silica from the water to be treated W1 having a pH within a predetermined range and a concentration of aluminate ions, and the water from the water to be treated W1 and the water to be treated W1. The solid-liquid separation part 14 which obtains the treated water W2 by solid-liquid separation of the dissolved silica, and the treated water W1 from which the soluble silica is separated by the solid-liquid separation part 14 are filtered to treat the treated water W2 and the concentrated water. Equipped with W3 reverse osmosis membrane filtration unit 30 That. The addition amount of the pH adjuster 11 a from the pH adjuster addition unit 11 and the addition amount of the aluminate ion additive 12 a from the aluminate ion addition unit 12 are controlled by the control device 21.
[Al (OH) 4] - ··· formula (1)

また、本実施の形態に係る水処理装置1は、固液分離部14で分離された析出物15の少なくとも一部を種物質16aとして溶解性シリカ析出部13に添加する種物質添加部16と、pH調整剤添加部11の上流側に設けられたマグネシウムイオン添加部17を備える。なお、種物質添加部16及びマグネシウムイオン添加部17は、被処理水W1中の溶解性シリカ成分を析出できれば必ずしも設ける必要はない。   Further, the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment includes a seed material addition unit 16 that adds at least a part of the precipitate 15 separated by the solid-liquid separation unit 14 to the soluble silica precipitation unit 13 as a seed material 16a. The magnesium ion addition part 17 provided in the upstream of the pH adjuster addition part 11 is provided. The seed material addition unit 16 and the magnesium ion addition unit 17 are not necessarily provided as long as the soluble silica component in the water to be treated W1 can be precipitated.

被処理水W1としては、溶解性シリカを含有するものであれば特に制限はなく、例えば、発電所やプラント設備の冷却塔の冷却水(ブローダウン水)及び半導体製造設備の排水、ボイラ補給水、ボイラ向け補給水製造設備からのシリカを含む排水、井戸水、温泉、地熱発電所の復水、温水、工業排水、鉱山廃水及び油ガス随伴水などの鉱業排水、下水及びその処理水、海水、鹹水、地表水などが挙げられる。被処理水としては、被処理水中に含まれる溶解性シリカを効率良く析出する観点から、pHが5.5以上のものを用いることが好ましい。   The treated water W1 is not particularly limited as long as it contains soluble silica. For example, cooling water (blowdown water) for cooling towers of power plants and plant facilities, waste water for semiconductor manufacturing facilities, boiler replenishment water , Wastewater containing silica from boiler make-up water production facilities, well water, hot springs, geothermal power plant condensate, hot water, industrial wastewater, mine wastewater and oil-gas associated water, sewage and treated water, seawater, Examples include flooded water and surface water. The water to be treated is preferably one having a pH of 5.5 or more from the viewpoint of efficiently precipitating soluble silica contained in the water to be treated.

pH調整剤添加部11は、被処理水W1に各種酸及び各種塩基などのpH調整剤11aを添加して被処理水のpHを所定範囲に調整する。pH調整剤としては、塩酸、硫酸、及びクエン酸などの各種酸、並びに、水酸化ナトリウム、及び水酸化カルシウムなどの各種塩基が挙げられる。被処理水W1のpHとしては、被処理水W1に含まれる溶解性シリカを析出できる範囲であれば特に制限はない。   The pH adjuster addition unit 11 adjusts the pH of the water to be treated to a predetermined range by adding pH adjusters 11a such as various acids and various bases to the water to be treated W1. Examples of the pH adjuster include various acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and citric acid, and various bases such as sodium hydroxide and calcium hydroxide. The pH of the water to be treated W1 is not particularly limited as long as the soluble silica contained in the water to be treated W1 can be precipitated.

アルミン酸イオン添加部12は、被処理水W1中に上記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン添加剤を添加する。このアルミン酸イオン添加剤を被処理水W1中に添加することにより、アルミン酸イオン添加剤と被処理水W1中に含まれる溶解性シリカとの化合物(例えば、MgAl[AlSi10(OH)](OH)、NaAlO・(SiOなど)が析出して析出するので、被処理水W1中に含まれる溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。 The aluminate ion addition unit 12 adds the aluminate ion additive represented by the general formula (1) to the water to be treated W1. By adding this aluminate ion additive to the water to be treated W1, a compound of the aluminate ion additive and soluble silica contained in the water to be treated W1 (for example, Mg 5 Al [AlSi 3 O 10 ( OH) 2 ] (OH) 6 , NaAlO 2. (SiO 2 ) 3, etc.) are deposited, so that the soluble silica contained in the water to be treated W1 can be efficiently removed.

アルミン酸イオン添加剤としては、被処理水W1中でアルミン酸イオンを生成するものであれば特に制限はなく、例えば、アルミン酸ナトリウム(テトラヒドロキシドアルミン酸ナトリウム)、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸カルシウム及びアルミン酸マグネシウムなどの各種アルミン酸塩類、並びに、アルミン酸イオン含有水などが挙げられる。これらの中でも、被処理水W1中の溶解性シリカの除去効率の観点から、アルミン酸ナトリウムが好ましい。   The aluminate ion additive is not particularly limited as long as it generates aluminate ions in the water to be treated W1. For example, sodium aluminate (sodium tetrahydroxide aluminate), lithium aluminate, sodium aluminate, Examples include various aluminates such as potassium aluminate, strontium aluminate, calcium aluminate and magnesium aluminate, and water containing aluminate ions. Among these, sodium aluminate is preferable from the viewpoint of removal efficiency of soluble silica in the water to be treated W1.

溶解性シリカ析出部13の構成は、溶解性シリカを析出できるものであれば特に制限はない。溶解性シリカ析出部13は、例えば、所定の撹拌装置が設けられた混合槽を有するものであってもよく、混合槽を有しないものであってもよい。混合槽を有する溶解性シリカ析出部13では、混合槽にpHが所定範囲に調整された被処理水へ必要に応じてアルミン酸イオン添加剤を添加し、撹拌により混合して溶解性シリカを析出させる。これにより、アルミン酸イオン添加剤が急速に均一に混合され、アルミン酸イオンとシリカの反応時間とが凝集することなく数秒〜数十秒程度で溶解性シリカが析出する。撹拌速度は、緩速で撹拌してもよく急速に撹拌してもよい。撹拌速度100rpm以上として急速に撹拌することにより、混合槽の容積を小さくすることもできる。また、混合槽を有しない溶解性シリカ析出部13では、被処理水W1が流れる配管に設けられた枝管から必要に応じてアルミン酸イオン添加剤をライン薬注・ラインミキシングすることにより、配管内で混合する。この場合、配管内にスタティックミキサやエルボなど、流れを乱す部材を設けることにより撹拌効率を向上することができる。   The structure of the soluble silica precipitation part 13 will not be restrict | limited especially if soluble silica can be precipitated. The soluble silica precipitation part 13 may have, for example, a mixing tank provided with a predetermined stirring device, or may not have a mixing tank. In the soluble silica precipitation part 13 which has a mixing tank, an aluminate ion additive is added to the water to be treated whose pH is adjusted to a predetermined range in the mixing tank as necessary, and mixed by stirring to precipitate soluble silica. Let As a result, the aluminate ion additive is rapidly and uniformly mixed, and the soluble silica precipitates in about several seconds to several tens of seconds without agglomeration of the reaction time between the aluminate ions and the silica. The stirring speed may be a slow stirring or a rapid stirring. By rapidly stirring at a stirring speed of 100 rpm or more, the volume of the mixing tank can be reduced. Moreover, in the soluble silica precipitation part 13 which does not have a mixing tank, piping is performed by carrying out a line chemical injection and line mixing of the aluminate ion additive from the branch pipe provided in the piping through which the to-be-processed water W1 flows. Mix in. In this case, stirring efficiency can be improved by providing a member that disturbs the flow, such as a static mixer or an elbow, in the pipe.

なお、本実施の形態において、溶解性シリカの析出とは、溶解性シリカとアルミン酸イオンとの化合物が液中から固体として析出することを意味する。ここで、析出の態様としては、溶解性シリカとアルミン酸イオンとの化合物が非晶質として析出してもよく、結晶として析出してもよい。また、溶解性シリカ析出部13は、溶解性シリカと被処理水W1との固液分離を促進するために凝集剤を用いてもよい。凝集剤としては、アルミニウム塩、鉄塩、高分子凝集剤などが挙げられる。   In the present embodiment, precipitation of soluble silica means that a compound of soluble silica and aluminate ions is precipitated as a solid from the liquid. Here, as a form of precipitation, the compound of soluble silica and aluminate ions may be precipitated as amorphous or may be precipitated as crystals. Moreover, the soluble silica precipitation part 13 may use a flocculant in order to accelerate | stimulate the solid-liquid separation of soluble silica and the to-be-processed water W1. Examples of the flocculant include aluminum salts, iron salts, and polymer flocculants.

ここで、本実施の形態に係る水処理装置1における被処理水中における溶解性シリカ(SiO)の溶解度について説明する。図2は、被処理水のpHと被処理水に対する溶解性シリカの溶解度との関係を示す図である。なお、図2においては、溶解性シリカを含む水溶液をアルカリ条件下、25℃にて所定SiO濃度になるよう希釈した後、酸を添加してpHを低減させた場合のSiOの析出を観察した結果を示している。図2に示すように、本実施の形態に係る水処理装置1においては、溶解性シリカが析出するSiO濃度は被処理水のpHが9のときに最少となり、pHが9未満又はpHが9超となることにより溶解性シリカが析出するSiO濃度が増大する傾向がある。 Here, the solubility of the soluble silica (SiO 2 ) in the water to be treated in the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the pH of water to be treated and the solubility of soluble silica in the water to be treated. In FIG. 2, the aqueous solution containing soluble silica is diluted to a predetermined SiO 2 concentration at 25 ° C. under alkaline conditions, and then the SiO 2 is precipitated when acid is added to lower the pH. The observed results are shown. As shown in FIG. 2, in the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment, the SiO 2 concentration at which the soluble silica is precipitated is minimized when the pH of the water to be treated is 9, and the pH is less than 9 or the pH is When it exceeds 9, the SiO 2 concentration at which soluble silica precipitates tends to increase.

図3は、アルミン酸イオンの存在下での溶解性シリカの溶解性を示す説明図である。なお、図3に示す例では、図2に示したpH9での溶解性シリカの飽和溶液である200mg/Lの状態でpHを変化させた例を示している。図3の直線Lは、アルミン酸イオン添加剤としてのアルミン酸ナトリウムの飽和溶解度を示している。図3に示すように、アルミン酸ナトリウムの溶解度(対数表示)は、pHと比例関係にあり、pHの増大に伴ってアルミン酸ナトリウムの溶解度も増大する(図3の直線L参照)。ここで、アルミン酸イオンの存在下では、被処理水W1のpHが11,12では、溶解性シリカは溶解した状態を保っているが、pH10では溶解性シリカが析出物として析出する。つまり、アルミン酸イオンの存在下では、図2に示した溶解性シリカの飽和溶解度以下の状態でも、溶解性シリカが析出物として析出する(図2及び図3の点P1参照)。この結果は、アルミン酸ナトリウムと溶解性シリカとが化合物を形成したために、溶解性シリカの溶解度が低下してアルミン酸ナトリウムと溶解性シリカとの化合物が析出物として析出したためと考えられる。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the solubility of soluble silica in the presence of aluminate ions. In the example shown in FIG. 3, the pH is changed in the state of 200 mg / L, which is a saturated solution of soluble silica at pH 9 shown in FIG. The straight line L in FIG. 3 shows the saturated solubility of sodium aluminate as the aluminate ion additive. As shown in FIG. 3, the solubility (logarithmic display) of sodium aluminate is proportional to pH, and the solubility of sodium aluminate increases as the pH increases (see line L in FIG. 3). Here, in the presence of aluminate ions, the soluble silica remains in a dissolved state when the pH of the water to be treated W1 is 11 or 12, but the soluble silica is precipitated as a precipitate at pH 10. That is, in the presence of aluminate ions, the soluble silica is deposited as a precipitate even in a state below the saturation solubility of the soluble silica shown in FIG. 2 (see point P1 in FIGS. 2 and 3). This result is considered because sodium aluminate and soluble silica formed a compound, so that the solubility of soluble silica was lowered and the compound of sodium aluminate and soluble silica was precipitated as a precipitate.

図4Aは、アルミニウムイオン添加後の被処理水W1のpHとSiOの濃度との関係を示す図であり、図4Bは、アルミニウムイオン添加後の被処理水W1のpHとSiOの除去率との関係を示す図である。なお、図4A及び図4Bに示す例では、温度25℃で被処理水中のSiOの濃度を40mg/Lとし、アルミニウム濃度を10mg/L、30mg/L及び60mg/Lとした例について示している。図4A及び図4Bに示すように、被処理水中のアルミニウム濃度が10mg/Lである場合に対して、30mg/Lでは被処理水W1中のSiOの濃度が大幅に低下すると共に、SiOの除去率が大幅に向上することが分かる。また、被処理水W1中のアルミニウム濃度が30mg/Lである場合と60mg/Lである場合とは同等のSiOの濃度及び除去率が得られることが分かる。この結果から、被処理水W1中のアルミニウム濃度は、10mg/L以上で溶解性シリカの除去効果が得られ、溶解性シリカの除去効率の観点及び必要に応じて添加するアルミン酸イオン添加剤の使用量の削減の観点から、20mg/L以上が好ましく、30mg/L以上がより好ましいことが分かる。 FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the pH of treated water W1 after addition of aluminum ions and the concentration of SiO 2 , and FIG. 4B shows the pH of treated water W1 after addition of aluminum ions and the removal rate of SiO 2 . It is a figure which shows the relationship. 4A and 4B show an example in which the concentration of SiO 2 in the water to be treated is 40 mg / L at a temperature of 25 ° C., and the aluminum concentrations are 10 mg / L, 30 mg / L, and 60 mg / L. Yes. As shown in FIGS. 4A and 4B, with the aluminum concentration in the water to be treated is for the case is 10mg / L, 30mg / L in a concentration of SiO 2 in the treated water W1 is greatly reduced, SiO 2 It can be seen that the removal rate is significantly improved. Further, it can be seen that the aluminum concentration in the treated water W1 equivalent concentrations of SiO 2 and the removal rate can be obtained and if it is the case with 60 mg / L is 30 mg / L. From this result, the removal effect of soluble silica is obtained when the concentration of aluminum in the water to be treated W1 is 10 mg / L or more. From the viewpoint of the removal efficiency of soluble silica and the aluminate ion additive added as necessary From the viewpoint of reducing the amount used, it is found that 20 mg / L or more is preferable and 30 mg / L or more is more preferable.

また、アルミニウムイオン添加後の被処理水W1のpHが5.5未満の範囲では、SiOの濃度が高くなる傾向となる一方で、pHが5.5以上となる範囲では、SiOの濃度が25mg/L以下に急激に低下すると共に、SiOの除去率が急激に増大する。そして、pH9を超えると再びSiOの濃度が増大すると共に、SiOの除去率が低下する傾向となることが分かる。この結果は、アルミン酸イオンは、pH5.5以下では、Al3+として存在し、pH5.5以上ではAl(OH) として存在するので、pH5.5以上の範囲では、Al(OH) と溶解性シリカ(SiO)との化合物が形成されたためと考えられる。以上を考慮すると、この結果から、被処理水W1のpHとしては、被処理水W1中の溶解性シリカの濃度を効率良く低減する観点から、5.5以上が好ましく、6以上がより好ましく、7以上が更に好ましく、8以上がより更に好ましく、また13以下が好ましく、12以下がより好ましく、11以下が更に好ましく、10.5以下がより更に好ましい。以上を考慮すると、pHの範囲としては、5.5以上12以下が好ましく、7以上11以下がより好ましく、8以上10以下が更に好ましい。 Further, when the pH of the water W1 to be treated after the addition of aluminum ions is less than 5.5, the concentration of SiO 2 tends to be high. On the other hand, when the pH is 5.5 or more, the concentration of SiO 2 Decreases rapidly to 25 mg / L or less, and the removal rate of SiO 2 increases rapidly. Then, the again the concentration of SiO 2 exceeds pH9 increases, it is found that the tendency for removal rate of SiO 2 is reduced. This result, aluminate ions, in pH5.5 or less is present as Al3 +, Al (OH) 4 at pH5.5 or higher - as there as in the range of more than pH5.5, Al (OH) 4 - This is probably because a compound of silica and soluble silica (SiO 2 ) was formed. Considering the above, from this result, the pH of the water to be treated W1 is preferably 5.5 or more, more preferably 6 or more, from the viewpoint of efficiently reducing the concentration of soluble silica in the water to be treated W1. 7 or more is more preferable, 8 or more is more preferable, 13 or less is preferable, 12 or less is more preferable, 11 or less is still more preferable, and 10.5 or less is still more preferable. Considering the above, the pH range is preferably 5.5 or more and 12 or less, more preferably 7 or more and 11 or less, and still more preferably 8 or more and 10 or less.

図5は、本実施の形態に係る水処理装置1におけるアルミニウムの濃度比(mol Al/mol SiO)とSiO除去率との関係を示す図である。なお、図5に示す例では、被処理水のpHを8,9,10とした場合について示している。図5に示すように、本実施の形態に係る水処理装置1においては、アルミニウムの濃度比が0.6(mol Al/mol SiO)程度ではSiOの除去率が60%程度となるが、アルミニウムの添加率が1.0以上となると急激にSiOの除去率が向上し、アルミニウムの添加率が1.7(mol Al/mol SiO)の場合には、90%となる。そして、アルミニウムの添加率が更に増大しても高いSiOの除去率を維持することが分かる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the aluminum concentration ratio (mol Al / mol SiO 2 ) and the SiO 2 removal rate in the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment. In addition, in the example shown in FIG. 5, it has shown about the case where pH of to-be-processed water is 8, 9, and 10. As shown in FIG. 5, in the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment, the removal ratio of SiO 2 is about 60% when the aluminum concentration ratio is about 0.6 (mol Al / mol SiO 2 ). When the aluminum addition rate is 1.0 or more, the SiO 2 removal rate is drastically improved, and when the aluminum addition rate is 1.7 (mol Al / mol SiO 2 ), it becomes 90%. Then, it can be seen that maintain the aluminum doping ratio is further removal rate of high SiO 2 be increased.

本実施の形態に係る水処理装置1においては、被処理水中に対するアルミン酸イオン濃度比としては、溶解シリカの除去率の観点及びアルミン酸イオン添加剤の使用量を低減する観点から、溶解シリカに対してアルミニウムイオンの濃度比(mol Al/mol SiO)で0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.5以上が更に好ましく、また5.0以下が好ましく、4.0以下がより好ましく、3.0以下が更に好ましい。 In the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment, as the aluminate ion concentration ratio with respect to the water to be treated, from the viewpoint of the removal rate of dissolved silica and the viewpoint of reducing the use amount of the aluminate ion additive, dissolved silica is used. On the other hand, the aluminum ion concentration ratio (mol Al / mol SiO 2 ) is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, further preferably 1.5 or more, and preferably 5.0 or less, 4.0. The following is more preferable, and 3.0 or less is more preferable.

固液分離部14は、溶解性シリカ析出部13で析出したアルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物と被処理水W1中とを固液分離して処理水W2と析出物15とを得る。固液分離部14としては、被処理水W1中に析出した固体(析出物15)と被処理水W1とを固液分離できるものであれば特に制限はない。固液分離部14としては、例えば、クラリファイヤ、液体サイクロン、砂濾過及び膜分離装置などが挙げられる。ここでの析出物15としては、例えば、被処理水中に含まれるシリカ、アルミニウム及びマグネシウムに基づくMgAl[AlSi10(OH)](OH)及びNaAlSiなどのシリカ化合物、アルミニウム化合物及びマグネシウム化合物が挙げられる。 The solid-liquid separation unit 14 performs solid-liquid separation of the compound of aluminate ions and soluble silica precipitated in the soluble silica precipitation unit 13 and the water to be treated W1 to obtain the treated water W2 and the precipitate 15. The solid-liquid separation unit 14 is not particularly limited as long as the solid (precipitate 15) precipitated in the water to be treated W1 and the water to be treated W1 can be solid-liquid separated. Examples of the solid-liquid separation unit 14 include a clarifier, a liquid cyclone, a sand filtration, and a membrane separation device. Examples of the precipitate 15 include silica compounds such as Mg 5 Al [AlSi 3 O 10 (OH 2 )] (OH) 6 and NaAlSi 3 O 8 based on silica, aluminum, and magnesium contained in the water to be treated. , Aluminum compounds and magnesium compounds.

本実施の形態においては、固液分離部14としては、液体サイクロンを用いることが好ましい。これにより、析出物を粒径ごとに分離することが可能となるので、後述する種物質添加部16で添加する種物質16aとして適度な粒径の析出物を用いることが可能となり、効率良く溶解性シリカ成分を析出させることが可能となる。   In the present embodiment, it is preferable to use a liquid cyclone as the solid-liquid separation unit 14. As a result, it is possible to separate the precipitates for each particle size, so that it is possible to use a precipitate having an appropriate particle size as the seed material 16a to be added in the seed material addition unit 16 described later, and to dissolve efficiently. It is possible to deposit a functional silica component.

固液分離部14では、固液分離を促進するために凝集剤を用いてもよい。凝集剤としては、鉄系凝集剤及び高分子凝集剤などが挙げられる。これらの中でも、アルミン酸イオンを効率良く除去できる観点から、鉄系凝集剤(FeClなど)を用いることが好ましい。 In the solid-liquid separation unit 14, a flocculant may be used to promote solid-liquid separation. Examples of the flocculant include iron-based flocculants and polymer flocculants. Among these, from the viewpoint of efficiently removing aluminate ions, it is preferable to use an iron-based flocculant (FeCl 3 or the like).

本実施の形態においては、種物質添加部16は、固液分離装置14で分離された析出物であるMgAl[AlSi10(OH)](OH)及びNaAlSiなどのSi−Al化合物を被処理水W1からの溶解性シリカ成分の析出時の種物質として添加する。この種物質の添加により、被処理水W1からの溶解性シリカ成分の析出速度を高めることができるので、被処理水W1中から速やかに溶解性シリカ成分を析出させることが可能となり、被処理水W1の処理量が向上する。なお、本実施の形態においては、溶解性シリカ析出部13に種物質16aを添加する例について説明したが、種物質16aは、溶解性シリカ析出部13の上流側であれば必ずしも溶解性シリカ析出部13内に添加する必要はない。 In the present embodiment, the seed material addition unit 16 includes Mg 5 Al [AlSi 3 O 10 (OH 2 )] (OH) 6 and NaAlSi 3 O 8 that are precipitates separated by the solid-liquid separator 14. The Si—Al compound is added as a seed material when the soluble silica component is precipitated from the water to be treated W1. By adding this seed substance, the precipitation rate of the soluble silica component from the water to be treated W1 can be increased, so that the soluble silica component can be quickly precipitated from the water to be treated W1. The processing amount of W1 is improved. In the present embodiment, the example in which the seed material 16a is added to the soluble silica precipitation portion 13 has been described. However, if the seed material 16a is on the upstream side of the soluble silica precipitation portion 13, the soluble silica precipitation is not necessarily performed. It is not necessary to add it in the part 13.

マグネシウムイオン添加部17は、被処理水W1中にマグネシウムイオン添加剤17aを添加して被処理水W1中のマグネシウムイオン濃度を所定範囲とする。これにより、被処理水W1中のマグネシウムイオン濃度を適度な範囲にすることができるので、溶解性シリカ析出部13での析出において、例えば、MgAl[AlSi10(OH)](OH)などのMg−Al−Si化合物が効率良く形成され、処理水W2中の溶解シリカの濃度をより一層低減することができる。さらに、処理水W2中に残存するアルミニウムイオン濃度を低減することもできる。なお、マグネシウムイオン添加剤17aの添加量は、制御装置21によりバルブV3を介して制御される。 The magnesium ion addition part 17 adds the magnesium ion additive 17a in the to-be-processed water W1, and makes the magnesium ion density | concentration in the to-be-processed water W1 into a predetermined range. Thus, it is possible to moderate range of magnesium ion concentration in the treated water W1, the precipitation in the soluble silica deposition unit 13, for example, Mg 5 Al [AlSi 3 O 10 (OH 2)] ( Mg—Al—Si compounds such as OH) 6 are efficiently formed, and the concentration of dissolved silica in the treated water W2 can be further reduced. Further, the concentration of aluminum ions remaining in the treated water W2 can be reduced. The addition amount of the magnesium ion additive 17a is controlled by the control device 21 via the valve V3.

図6Aは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のSiOの濃度の関係を示す図であり、図6Bは、アルミニウムイオン添加後の被処理水中のSiOの除去率の関係を示す図である。なお、図6A及び図6Bに示す例では、温度25℃、被処理水のpHが9、溶解性シリカの濃度が40mg/Lの被処理水W1にアルミニウムイオン及びマグネシウムイオンを添加した場合の溶解性シリカの濃度及び除去率を示している。 FIG. 6A is a diagram showing the relationship of the concentration of SiO 2 in the treated water after the addition of magnesium ions, and FIG. 6B is a diagram showing the relationship of the removal rate of SiO 2 in the treated water after the addition of aluminum ions. . In the example shown in FIGS. 6A and 6B, dissolution is performed when aluminum ions and magnesium ions are added to the water to be treated W1 having a temperature of 25 ° C., a pH of 9 to be treated, and a concentration of soluble silica of 40 mg / L. The concentration of silica and the removal rate are shown.

図6A及び図6Bに示すように、アルミニウムイオンが0mg/Lの条件下では、マグネシウム濃度が0mg/L及び120mg/Lのいずれでも溶解性シリカの濃度及び除去率に有意差は見られない。一方で、アルミニウムイオンが30mg/Lの条件下では、マグネシウム濃度が0mg/Lでも溶解性シリカの濃度が大幅に減少するが、マグネシウム濃度を120mg/Lとすることにより更に溶解性シリカの濃度が低減すると共に除去率が増大する。この結果は、アルミニウムイオン及びマグネシウムイオンが共存することにより上述したMg−Al−Si化合物が形成され溶解性シリカの析出が促進される相乗効果が発現したためと考えられる。   As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, no significant difference is found in the concentration and removal rate of soluble silica under the condition that the aluminum ion is 0 mg / L, regardless of whether the magnesium concentration is 0 mg / L or 120 mg / L. On the other hand, under the condition where the aluminum ion is 30 mg / L, the concentration of soluble silica is greatly reduced even when the magnesium concentration is 0 mg / L. However, the concentration of soluble silica is further increased by setting the magnesium concentration to 120 mg / L. As it decreases, the removal rate increases. This result is considered to be due to the synergistic effect that the precipitation of soluble silica was promoted by the formation of the Mg-Al-Si compound described above due to the coexistence of aluminum ions and magnesium ions.

マグネシウムイオン添加剤17aとしては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウムなどの各種マグネシウム塩が挙げられる。これらの中でも、溶解性シリカを効率良く析出できる観点から、硫酸マグネシウムの水溶液を用いることが好ましい。   Examples of the magnesium ion additive 17a include various magnesium salts such as magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium alkoxide, magnesium acetate, magnesium carbonate, magnesium chloride, and magnesium sulfate. Among these, it is preferable to use an aqueous solution of magnesium sulfate from the viewpoint of efficiently depositing soluble silica.

被処理水W1中のマグネシウムイオン濃度は、60mg/L以上で溶解性シリカの除去効果が得られ、溶解性シリカの除去効率の観点及び必要に応じて添加するアルミン酸イオン添加剤の使用量の削減の観点から、90mg/L以上が好ましく、120mg/L以上がより好ましいことが分かる。   The magnesium ion concentration in the water to be treated W1 is 60 mg / L or more, so that the effect of removing soluble silica is obtained. From the viewpoint of the removal efficiency of soluble silica and the use amount of the aluminate ion additive added as necessary. From the viewpoint of reduction, it is understood that 90 mg / L or more is preferable, and 120 mg / L or more is more preferable.

被処理水W1中のマグネシウムイオンの含有量としては、溶解性シリカを効率良く析出する観点から、溶解性シリカに対してマグネシウムの濃度(Mg/SiO)が0超であることが好ましく、1.5以上であることが好ましく、3以上であることが更に好ましく、10以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、5以下であることが更に好ましい。 The magnesium ion content in the water to be treated W1 is preferably such that the magnesium concentration (Mg / SiO 2 ) is more than 0 with respect to the soluble silica from the viewpoint of efficiently depositing the soluble silica. 0.5 or more, preferably 3 or more, more preferably 10 or less, more preferably 7 or less, and still more preferably 5 or less.

電解部18は、水を電気分解して電解水W4にする。電解部18は、アルミニウムで構成された陽極18aと、チタン又はアルミニウムで構成された陰極18bと、陽極18aと陰極18bとの間に設けられた直流電源18cとを備える。この電解部18では、陽極18aでは下記反応式(2)に基づいてアルミニウムイオン(Al3+)が生成し、陰極18bでは、下記反応式(3)に基づいて水酸化物イオン(OH)が生成する。これにより、この電解部18では、下記反応式(4)アルミニウムイオンと水酸化物イオンとが反応してアルミン酸イオン含有水が生成されるので、電解部18がアルミン酸イオンの供給源となる。このアルミン酸イオン含有水をアルミン酸イオン添加剤12aとしてアルミン酸イオン添加部12に供給することにより、他のアルミン酸イオン添加剤を用いることなく、アルミン酸イオン添加剤を供給することが可能となる。電解部18で電気分解する水としては、例えば、被処理水W1、処理水W2及び濃縮水W3などを用いることができる。なお、電解部18は、必ずしも設ける必要はない。
Al → Al3++3e ・・・(2)
2HO+2e → H+2OH ・・・(3)
Al3++4OH→[Al(OH) ・・・(4)
The electrolysis unit 18 electrolyzes water into electrolyzed water W4. The electrolysis unit 18 includes an anode 18a made of aluminum, a cathode 18b made of titanium or aluminum, and a DC power source 18c provided between the anode 18a and the cathode 18b. In the electrolysis unit 18, aluminum ions (Al 3+ ) are generated based on the following reaction formula (2) at the anode 18a, and hydroxide ions (OH ) are generated based on the following reaction formula (3) at the cathode 18b. Generate. Thereby, in this electrolysis part 18, since the following reaction formula (4) aluminum ions and hydroxide ions react to generate aluminate ion-containing water, the electrolysis part 18 becomes a supply source of aluminate ions. . By supplying this aluminate ion-containing water as the aluminate ion additive 12a to the aluminate ion addition unit 12, it is possible to supply the aluminate ion additive without using any other aluminate ion additive. Become. As water electrolyzed in the electrolysis part 18, the to-be-processed water W1, the treated water W2, the concentrated water W3, etc. can be used, for example. The electrolysis unit 18 is not necessarily provided.
Al → Al 3+ + 3e (2)
2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH (3)
Al 3+ + 4OH → [Al (OH) 4 ] (4)

なお、電解部18では、陽極18a及び陰極18bをそれぞれアルミニウム電極としてもよい。これにより、直流電源18cの正極及び負極を入れ替えて極性反転させることにより、陽極18a及び陰極18bのそれぞれからアルミニウムイオンを発生されることが可能となる。   In the electrolysis unit 18, the anode 18a and the cathode 18b may each be an aluminum electrode. Thereby, aluminum ions can be generated from each of the anode 18a and the cathode 18b by switching the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply 18c and inverting the polarity.

逆浸透膜濾過部30は、逆浸透膜30aを備えた逆浸透膜装置(RO)である。逆浸透膜濾過部30は、溶解性シリカが除去された被処理水W1を逆浸透膜30aに透過させて処理水W2として供給すると共に、濃縮水W3を排出する。   The reverse osmosis membrane filtration unit 30 is a reverse osmosis membrane device (RO) provided with a reverse osmosis membrane 30a. The reverse osmosis membrane filtration unit 30 allows the treated water W1 from which the soluble silica has been removed to pass through the reverse osmosis membrane 30a and supply it as treated water W2, and discharges the concentrated water W3.

なお、水処理装置1においては、被処理水W1を精製できるものであれば、逆浸透膜濾過部30以外の被処理水精製装置を用いてもよい。被処理水精製装置としては、例えば、ナノ濾過膜(NF)、電気透析装置(ED)、極性転換式電気透析装置(EDR)、電気再生式純水装置(EDI)、静電脱塩装置(CDl)、蒸発器、析出装置及びイオン交換樹脂などを用いることができる。   In addition, in the water treatment apparatus 1, as long as the to-be-processed water W1 can be refine | purified, you may use the to-be-treated water purification apparatuses other than the reverse osmosis membrane filtration part 30. FIG. Examples of the water to be treated purification device include a nanofiltration membrane (NF), an electrodialyzer (ED), a polarity-changing electrodialyzer (EDR), an electric regenerative pure water device (EDI), and an electrostatic desalting device ( CDl), an evaporator, a deposition apparatus, an ion exchange resin, and the like can be used.

制御装置21は、例えば、CPU(中央演算装置)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などの汎用又は専用のコンピュータ及びこのコンピュータ上で動作するプログラムを利用して実現される。制御装置21は、pH計22で測定した被処理水W1のpHに基づいてバルブV1の開度を調整して被処理水W1に対するpH調整剤11aの添加量を変更して被処理水W1のpHを制御する。また、制御装置21は、アルミニウム濃度計31で測定した被処理水W1中のアルミニウム濃度に基づいてバルブV2の開度を調整して被処理水W1に対するアルミン酸イオン添加剤12aの添加量を変更して被処理水W1中のアルミニウムイオン濃度を制御する。さらに、制御装置21は、アルミニウム濃度計31で測定した被処理水W1中のアルミニウム濃度に基づいてバルブV3の開度を調整して被処理水W1に対するマグネシウムイオン添加剤17aの添加量を変更して被処理水W1中のマグネシウムイオン濃度を制御する。さらに、制御装置21は、アルミニウム濃度計31で測定した被処理水W1中のアルミニウム濃度に基づいて溶解性シリカ析出部13における凝集剤の添加量を制御する。   The control device 21 is realized using, for example, a general purpose or dedicated computer such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a program operating on the computer. The control device 21 adjusts the opening of the valve V1 based on the pH of the water to be treated W1 measured by the pH meter 22 and changes the amount of the pH adjuster 11a added to the water to be treated W1 to change the amount of the water to be treated W1. Control the pH. Moreover, the control apparatus 21 adjusts the opening degree of valve | bulb V2 based on the aluminum concentration in the to-be-processed water W1 measured with the aluminum concentration meter 31, and changes the addition amount of the aluminate ion additive 12a with respect to the to-be-processed water W1. Thus, the aluminum ion concentration in the water to be treated W1 is controlled. Further, the control device 21 adjusts the opening degree of the valve V3 based on the aluminum concentration in the treated water W1 measured by the aluminum concentration meter 31, and changes the addition amount of the magnesium ion additive 17a to the treated water W1. Thus, the magnesium ion concentration in the water to be treated W1 is controlled. Furthermore, the control device 21 controls the addition amount of the flocculant in the soluble silica precipitation portion 13 based on the aluminum concentration in the water to be treated W <b> 1 measured by the aluminum concentration meter 31.

次に、本実施の形態に係る水処理装置1の全体動作について説明する。プラント装置の冷却水などの溶解性シリカを含有する被処理水W1(例えば、pH6.5)は、必要に応じてマグネシウムイオン添加部17からマグネシウムイオン添加剤17aが添加されたマグネシウムイオン濃度が所定範囲内とされた後、必要に応じてpH調整剤添加部11からpH調整剤11aが添加されてpHが所定範囲(例えば、pH8以上10以下)内に制御される。その後、被処理水W1は、必要に応じて溶解性シリカ析出部13でアルミン酸イオン添加部12からアルミン酸イオン添加剤12aが添加される。これにより、被処理水W1は、アルミン酸イオン濃度及びpHが所定範囲内に調整されるので、溶解性シリカ析出部13内で溶解性シリカが析出する。ここでは、制御装置21は、固液分離部14に導入される被処理水W1のpHが所定範囲(例えば、pH8以上10以下)となると共に、マグネシウムイオン濃度が所定範囲となるようにバルブV1,V3の開度を制御する。   Next, the overall operation of the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment will be described. To-be-treated water W1 (for example, pH 6.5) containing soluble silica such as cooling water for plant equipment has a predetermined magnesium ion concentration to which the magnesium ion additive 17a is added from the magnesium ion addition unit 17 as required. After being within the range, the pH adjuster 11a is added from the pH adjuster adding unit 11 as necessary, and the pH is controlled within a predetermined range (for example, pH 8 or more and 10 or less). Then, the aluminate ion additive 12a is added to the to-be-processed water W1 from the aluminate ion addition part 12 in the soluble silica precipitation part 13 as needed. Thereby, since the aluminate ion density | concentration and pH are adjusted in the predetermined range, the to-be-processed water W1 precipitates a soluble silica in the soluble silica precipitation part 13. FIG. Here, the control device 21 controls the valve V1 so that the pH of the water to be treated W1 introduced into the solid-liquid separation unit 14 is in a predetermined range (for example, pH 8 to 10) and the magnesium ion concentration is in the predetermined range. , V3 opening degree is controlled.

その後、被処理水W1は、固液分離部14に導入されて膜濾過装置などによって析出物15が除去された後、逆浸透膜濾過部30で濾過されて処理水W2及び濃縮水W3に分離される。ここでは、制御装置21は、Al濃度計31で測定される被処理水W1中のアルミニウムイオン濃度が所定範囲となるように、バルブV2の開度を制御してアルミン酸イオンの添加量を制御する。   Thereafter, the water to be treated W1 is introduced into the solid-liquid separation unit 14, and after the precipitate 15 is removed by a membrane filtration device or the like, it is filtered by the reverse osmosis membrane filtration unit 30 and separated into the treated water W2 and the concentrated water W3. Is done. Here, the control device 21 controls the amount of aluminate ions added by controlling the opening of the valve V2 so that the aluminum ion concentration in the treated water W1 measured by the Al concentration meter 31 falls within a predetermined range. To do.

以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置1によれば、溶解性シリカを含有する被処理水W1中にアルミン酸イオン添加剤12aを添加するので、被処理水中の溶解性シリカが被処理水W1中で凝集せずに析出して析出する。これにより、被処理水中に凝集剤を添加して溶解性シリカを除去する場合と比較して効率良く被処理水中の溶解性シリカの濃度を低減することが可能となるので、被処理水W1中の溶解性シリカを効率良く除去可能な水処理装置1を実現できる。そして、逆浸透膜濾過部30の入口に設けられたAl濃度計31によって測定された被処理水W1中のアルミニウムイオン濃度に基づいてアルミン酸イオン添加剤12aを添加するので、逆浸透膜濾過装置30の逆浸透膜30aへのアルミニウムイオンの影響を防ぐことが可能となり、逆浸透膜30aの劣化を防ぐことも可能となる。   As described above, according to the water treatment apparatus 1 according to the present embodiment, the aluminate ion additive 12a is added to the water to be treated W1 containing soluble silica, so the soluble silica in the water to be treated. Precipitates without being aggregated in the water to be treated W1. This makes it possible to efficiently reduce the concentration of soluble silica in the water to be treated compared with the case where the flocculant is added to the water to be treated to remove the soluble silica. The water treatment apparatus 1 that can efficiently remove the soluble silica can be realized. And since the aluminate ion additive 12a is added based on the aluminum ion concentration in the to-be-processed water W1 measured by Al concentration meter 31 provided in the entrance of the reverse osmosis membrane filtration part 30, a reverse osmosis membrane filtration apparatus It is possible to prevent the influence of aluminum ions on the 30 reverse osmosis membranes 30a, and it is also possible to prevent the reverse osmosis membrane 30a from being deteriorated.

なお、本実施の形態では、被処理水W1のpHをpH調整剤添加部11によって所定範囲内に調整する例について説明したが、予めpHが所定範囲内の被処理水W1を用いる場合には、pH調整剤添加部11は必ずしも設ける必要はない。また、本実施の形態では、被処理水W1のアルミン酸イオンの濃度をアルミン酸イオン添加部12によって所定範囲内に調整する例について説明したが、予めアルミン酸イオン濃度が所定範囲内の被処理水W1を用いる場合には、アルミン酸イオン添加部12は必ずしも設ける必要はない。   In the present embodiment, the example in which the pH of the water to be treated W1 is adjusted within the predetermined range by the pH adjuster addition unit 11 has been described. However, when the water to be treated W1 having a pH within the predetermined range is used in advance. The pH adjuster addition unit 11 is not necessarily provided. In the present embodiment, the example in which the concentration of aluminate ions in the water to be treated W1 is adjusted within the predetermined range by the aluminate ion adding unit 12 has been described. When using water W1, the aluminate ion addition part 12 does not necessarily need to be provided.

ところで、逆浸透膜濾過装置で被処理水を処理する場合には、アルミニウムイオンに基づく水酸化アルミニウム(Al(OH))の析出によるアルミニウムのスケールに基づく逆浸透膜の閉塞が生じる場合がある。この場合、逆浸透膜濾過装置による処理水量の低減及び被処理水の供給圧力の上昇による逆浸透膜濾過膜の局所的な処理所の濃縮に伴うスケールの析出及び閉塞が発生しやすくなる場合がある。 By the way, when processing a to-be-processed water with a reverse osmosis membrane filtration apparatus, obstruction | occlusion of the reverse osmosis membrane based on the scale of aluminum by precipitation of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) based on an aluminum ion may arise. . In this case, scale precipitation and clogging may easily occur due to the reduction of the amount of treated water by the reverse osmosis membrane filtration device and the concentration of the local treatment plant of the reverse osmosis membrane filtration membrane due to the increase in the supply pressure of the treated water. is there.

逆浸透膜濾過装置を含む水処理装置では、次亜塩素酸(NaClO)などの塩素根が残留していたり、殺菌などによる微生物濃度の制御のために次亜塩素酸などの塩素を添加する場合がある。これらの塩素は、一般的には、還元剤による還元処理及び活性炭による吸着で除去しているが、塩素根が処理しきれずの逆浸透膜に導入する被処理水に塩素根が残留した場合は、塩素による逆浸透膜の電気的な破壊が生じ、逆浸透膜透過水量の減少及び脱塩率の低下を生じる。ここでは、アルミニウムイオンなどの金属が存在すると、金属による触媒効果によって逆浸透膜の膜面の破壊が加速する可能性がある。   In water treatment equipment including reverse osmosis membrane filtration equipment, chlorine radicals such as hypochlorous acid (NaClO) remain, or chlorine such as hypochlorous acid is added to control the microorganism concentration by sterilization There is. These chlorines are generally removed by reduction treatment with a reducing agent and adsorption by activated carbon, but if chlorine roots remain in the treated water introduced into the reverse osmosis membrane where the chlorine roots cannot be treated, The reverse osmosis membrane is electrically destroyed by chlorine, resulting in a decrease in the amount of reverse osmosis membrane permeate and a decrease in the desalination rate. Here, when a metal such as aluminum ion is present, the destruction of the membrane surface of the reverse osmosis membrane may be accelerated by the catalytic effect of the metal.

さらに、逆浸透膜濾過装置では、逆浸透膜濾過装置の上流側にスケールインヒビターを添加することにより逆浸透膜に対するカルシウム系のスケール(石膏:CaSO、炭酸カルシウム:CaCO)の付着を防ぐことが行われているが、被処理水にアルミニウムイオンが存在すると、スケールインヒビターの効きを悪くなる場合がある。このような理由から、一般的には、逆浸透膜を用いた水処理装置では、アルミ系の薬剤(硫酸バンド、PACポリ塩化アルミ、アルミン酸ソーダなど)は通常用いられず、鉄系の薬剤(塩化鉄FeClなど)が一般には用いられている。 Furthermore, in the reverse osmosis membrane filtration device, by adding a scale inhibitor upstream of the reverse osmosis membrane filtration device, the adhesion of calcium-based scale (gypsum: CaSO 4 , calcium carbonate: CaCO 3 ) to the reverse osmosis membrane is prevented. However, when aluminum ions are present in the water to be treated, the effectiveness of the scale inhibitor may deteriorate. For these reasons, aluminum-based chemicals (sulfuric acid bands, PAC polyaluminum chloride, sodium aluminate, etc.) are generally not used in water treatment devices that use reverse osmosis membranes, and iron-based chemicals. (Eg iron chloride FeCl 3 etc.) is generally used.

本発明者らは、上述した水処理装置1の溶解性シリカ析出部13の後段に、溶解性シリカを除去した被処理水W1中のアルミニウムを析出させるアルミニウムイオン処理部を設けることにより、溶解性シリカを除去した被処理水W1中のアルミニウムイオンに基づく逆浸透膜濾過装置への悪影響を低減することができることを見出した。   The present inventors provide solubility by providing an aluminum ion treatment part for precipitating aluminum in the water to be treated W1 from which the soluble silica has been removed, after the soluble silica precipitation part 13 of the water treatment apparatus 1 described above. It has been found that adverse effects on the reverse osmosis membrane filtration device based on aluminum ions in the water to be treated W1 from which silica has been removed can be reduced.

(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る水処理装置2の概略図である。図7に示すように、本実施の形態に係る水処理装置2は、固液分離装置14の後段に設けられ、被処理水W1のアルミニウムイオンを処理するAl処理部33と、このAl処理部33の後段に設けられ、被処理水W1にpH調整剤32aを添加して被処理水W1のpHを調整するpH調整剤添加部32を備える。その他の構成については図1に示した水処理装置1と同様のため説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic view of a water treatment device 2 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the water treatment device 2 according to the present embodiment is provided at the subsequent stage of the solid-liquid separation device 14, and an Al treatment unit 33 that treats aluminum ions in the water to be treated W1, and the Al treatment unit A pH adjuster addition unit 32 is provided in a subsequent stage of 33 to adjust the pH of the water to be treated W1 by adding the pH adjuster 32a to the water to be treated W1. Other configurations are the same as those of the water treatment apparatus 1 shown in FIG.

Al処理部33は、被処理水W1中のアルミニウムイオンをキレート樹脂、イオン交換樹脂及びキレート剤などによりアルミニウム化合物34として析出させる。これにより、被処理水W1中のアルミニウムイオンの濃度を低減することができるので、後段に設けられた逆浸透膜濾過部30へのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。イオン交換樹脂としては、例えば、各種アニオン交換樹脂と各種カチオン交換樹脂とを適宜組み合わせて用いることができる。アニオン交換樹脂としては、強塩基性アニオン樹脂を用いてもよく弱塩基性アニオン樹脂を用いてもよい。また、カチオン交換性樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂を用いてもよく弱酸性アニオン交換樹脂を用いてもよい。   The Al treatment unit 33 precipitates aluminum ions in the water to be treated W1 as an aluminum compound 34 using a chelate resin, an ion exchange resin, a chelating agent, or the like. Thereby, since the density | concentration of the aluminum ion in the to-be-processed water W1 can be reduced, the bad influence based on the aluminum ion to the reverse osmosis membrane filtration part 30 provided in the back | latter stage can be reduced. As the ion exchange resin, for example, various anion exchange resins and various cation exchange resins can be used in appropriate combination. As the anion exchange resin, a strong basic anion resin or a weak basic anion resin may be used. Further, as the cation exchange resin, a strong acid cation exchange resin or a weak acid anion exchange resin may be used.

Al処理部33では、以下の第1の処理方法〜第4の処理方法により溶解性シリカが除去された被処理水W1中のアルミニウムイオンの濃度を低減する。第1の処理方法としては、溶解性シリカが除去された被処理水W1のpHを所定範囲に調整し、アルミニウムイオンの飽和溶解度を低下せしめ、被処理水W1中のアルミニウムイオンを不溶化した後、固液分離してアルミニウムイオンする沈殿法が挙げられる。   In the Al process part 33, the density | concentration of the aluminum ion in the to-be-processed water W1 from which the soluble silica was removed by the following 1st process methods-the 4th process method is reduced. As the first treatment method, after adjusting the pH of the water to be treated W1 from which the soluble silica has been removed to a predetermined range, the saturation solubility of the aluminum ions is lowered, and the aluminum ions in the water to be treated W1 are insolubilized. A precipitation method in which solid-liquid separation and aluminum ions are performed can be used.

第2の処理方法としては、筒状部材にキレート樹脂を充填したキレート樹脂塔に被処理水W1を通水し、アルミニウムなどの重金属をキレート樹脂に吸着させてアルミニウムイオンを除去するキレート樹脂法が挙げられる。   As the second treatment method, there is a chelate resin method in which water to be treated W1 is passed through a chelate resin tower in which a tubular member is filled with a chelate resin, and a heavy metal such as aluminum is adsorbed on the chelate resin to remove aluminum ions. Can be mentioned.

第3の処理方法としては、凝集剤などの液体キレート剤を被処理水W1中に添加し、アルミニウムなどの重金属を被処理水W1に不溶性のキレート錯体として析出させた後、固液分離してアルミニウムイオンを除去する液体キレート法が挙げられる。   As a third treatment method, a liquid chelating agent such as a flocculant is added to the water to be treated W1, and a heavy metal such as aluminum is precipitated as an insoluble chelate complex in the water to be treated W1, followed by solid-liquid separation. A liquid chelate method for removing aluminum ions can be mentioned.

第4の処理方法としては、下記式(5)〜下記式(7)に示すように、消石灰(Ca(OH))を被処理水W1中に添加し、被処理水W1のpHを増大させると共に、カルシウムイオン及び水酸化物イオンの供給により、被処理水W1に含まれる重炭酸イオン(HCO )から炭酸カルシウム(CaCO)を析出させると共に、マグネシウムイオン(Mg2+)から水酸化マグネシウム(Mg(OH))を析出させて固液分離するコールドライム法が挙げられる。このコールドライム法では、アルミニウムイオンの一部も共沈して除去される。
Ca(HCO+Ca(OH)→2CaCO↓+2HO ・・・(5)
Mg(HCO+2Ca(OH)⇒Mg(OH)↓+2CaCO↓+2HO ・・・(6)
CaCl+NaCO⇒2NaCl+CaCO↓ ・・・(7)
As a 4th processing method, as shown to following formula (5)-following formula (7), slaked lime (Ca (OH) 2 ) is added in the to-be-processed water W1, and the pH of the to-be-processed water W1 is increased. In addition, by supplying calcium ions and hydroxide ions, calcium carbonate (CaCO 3 ) is precipitated from bicarbonate ions (HCO 3 ) contained in the water to be treated W1 and hydroxylated from magnesium ions (Mg 2+ ). A cold dry method in which magnesium (Mg (OH) 2 ) is precipitated and solid-liquid separated can be used. In this cold dry method, a part of aluminum ions is also coprecipitated and removed.
Ca (HCO 3 ) 2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O (5)
Mg (HCO 3 ) 2 + 2Ca (OH) 2 ⇒Mg (OH) 2 ↓ + 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O (6)
CaCl 2 + Na 2 CO 3 ⇒2NaCl + CaCO 3 ↓ (7)

なお、第1、第3、第4の処理方法を実施する場合には、Al処理部33には、後段に設けられた固液分離部14とは別体の固液分離装置を設けることが好ましい。固液分離部14とは別に固液分離装置を設けることにより、アルミニウム化合物34を固液分離することができる。   When the first, third, and fourth processing methods are performed, the Al processing unit 33 may be provided with a solid-liquid separation device that is separate from the solid-liquid separation unit 14 provided in the subsequent stage. preferable. By providing a solid-liquid separation device separately from the solid-liquid separation unit 14, the aluminum compound 34 can be solid-liquid separated.

また、Al処理部33では、被処理水W1中にスケールインヒビターなどの水処理添加剤を添加してもよい。これにより、被処理水W1に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させることができるので、後段に設けられた逆浸透膜濾過部30の逆浸透膜30aへのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。   In the Al treatment unit 33, a water treatment additive such as a scale inhibitor may be added to the water to be treated W1. Thereby, since the saturation solubility of the aluminum ion with respect to the to-be-processed water W1 can be improved, the bad influence based on the aluminum ion to the reverse osmosis membrane 30a of the reverse osmosis membrane filtration part 30 provided in the back | latter stage can be reduced.

pH調整装置32は、溶解性シリカが除去された被処理水W1にpH調製剤32aを添加して被処理水W1のpHを減少又は増大させて被処理水W1に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させる。pH調整剤32aとしては、例えば、塩酸、硫酸、及びクエン酸などの各種酸、並びに、水酸化ナトリウム、及び水酸化カルシウムなどの各種塩基が挙げられる。制御装置21は、固液分離部14の後段に設けられたpH計23の測定値に基づいてバルブV4の開度を調整してpH調整剤32aの添加量を調整する。これにより、被処理水W1に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させることができるので、後段に設けられた逆浸透膜濾過部30へのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。   The pH adjusting device 32 improves the saturation solubility of aluminum ions in the water to be treated W1 by adding a pH adjusting agent 32a to the water to be treated W1 from which the soluble silica has been removed to reduce or increase the pH of the water to be treated W1. Let Examples of the pH adjuster 32a include various acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and citric acid, and various bases such as sodium hydroxide and calcium hydroxide. The control device 21 adjusts the addition amount of the pH adjusting agent 32a by adjusting the opening degree of the valve V4 based on the measured value of the pH meter 23 provided at the subsequent stage of the solid-liquid separator 14. Thereby, since the saturation solubility of the aluminum ion with respect to the to-be-processed water W1 can be improved, the bad influence based on the aluminum ion to the reverse osmosis membrane filtration part 30 provided in the back | latter stage can be reduced.

pH調整装置32は、被処理水W1にアルカリを添加してアルミニウムの飽和溶解度を増大させる場合には、被処理水W1のpHを0超増加させることが好ましく、+0.1以上増加させることがより好ましく、+0.3以上増加させることが更に好ましく、+1.0以上増加させることがより更に好ましい。また、pH調整装置32は、被処理水W1に酸を添加してアルミニウムの飽和溶解度を増大させる場合には、例えば、被処理水W1のpHが9であれば、被処理水W1のpHを4.2以下とすることにより、アルミニウムの飽和溶解度を増大させることができる。pH調整装置32は、例えば、被処理水W1中のアルミニウム濃度が0.01mg/L程度の場合には、被処理水W1のpHを5.0以下、6.0以上とすることによりアルミニウムの析出を防ぐことができる。   When the alkali is added to the water to be treated W1 to increase the saturation solubility of aluminum, the pH adjusting device 32 preferably increases the pH of the water to be treated W1 by more than 0, and may be increased by +0.1 or more. More preferably, it is further increased by +0.3 or more, and more preferably by +1.0 or more. In addition, when the pH adjusting device 32 increases the saturation solubility of aluminum by adding an acid to the water to be treated W1, for example, if the pH of the water to be treated W1 is 9, the pH of the water to be treated W1 is adjusted. By setting it to 4.2 or less, the saturation solubility of aluminum can be increased. For example, when the aluminum concentration in the water to be treated W1 is about 0.01 mg / L, the pH adjusting device 32 can control the pH of the water to be treated W1 by 5.0 or less and 6.0 or more. Precipitation can be prevented.

pH調整装置32は、例えば、固液分離部14の排出水のpHが9である場合には、pHを4.5以上9以下の範囲とすることにより、過剰のアルミニウムを被処理水W1から析出させることができる。アルミニウムイオンは、pHが5.5のときに溶解度が最少となるので、pH調整剤32aの添加量を調整してpHをpH4.5以上9以下に調整することにより、過剰のアルミニウムがアルミニウム化合物34として被処理水W1から析出する。そして、析出したアルミニウム化合物34は、析出物15と共に固液分離部14で除去することもできる。また、この場合、被処理水W1のpHとしては、逆浸透膜濾過部30に導入する被処理水W1中のアルミニウム濃度を0.05mg/L以下にする観点から、pH4.8以上7.0の範囲がより好ましく、逆浸透膜濾過部30に導入する被処理水W1中のアルミニウム濃度を0.01mg/L以下にする観点から、pH5.0以上6.0以下の範囲が更に好ましい。   For example, when the pH of the discharged water from the solid-liquid separation unit 14 is 9, the pH adjusting device 32 adjusts the pH to a range of 4.5 or more and 9 or less to remove excess aluminum from the water to be treated W1. It can be deposited. Since the solubility of aluminum ions is minimized when the pH is 5.5, by adjusting the addition amount of the pH adjusting agent 32a to adjust the pH to pH 4.5 or more and 9 or less, excess aluminum can be converted into an aluminum compound. As 34, it precipitates from the for-treatment water W1. The precipitated aluminum compound 34 can be removed together with the precipitate 15 by the solid-liquid separation unit 14. In this case, the pH of the water to be treated W1 is pH 4.8 or more and 7.0 from the viewpoint of setting the aluminum concentration in the water W1 to be treated introduced into the reverse osmosis membrane filtration unit 30 to 0.05 mg / L or less. From the viewpoint of setting the aluminum concentration in the water to be treated W1 introduced into the reverse osmosis membrane filtration unit 30 to 0.01 mg / L or less, a range of pH 5.0 or more and 6.0 or less is more preferable.

次に、本実施の形態に係る水処理装置2の全体動作について説明する。まず、被処理水W1から上述した水処理装置1と同様にして析出物15が除去される。その後、析出物15が分離された被処理水W1は、Al処理部33によりキレート樹脂、イオン交換樹脂及びキレート剤などによりアルミニウムイオンが除去される。ここでは、Al処理部33は、スケールインヒビターを添加してアルミニウムイオンの溶解度を上昇させてもよい。その後、被処理水W1は、pH調製剤添加部32によりpH調整剤32aが添加されてpHが所定範囲に調整された後、逆浸透膜濾過部30で処理水W2及び濃縮水W3に分離される。ここでは、制御装置21は、Al濃度計31で測定される被処理水W1中のアルミニウムイオン濃度が所定範囲(例えば、0.01mg/L)となるように、キレート剤などの添加量、イオン交換樹脂の処理などを制御する。また、制御装置21は、析出槽13に添加するアルミン酸イオンの添加量を制御して逆浸透膜濾過部30に導入するアルミニウムイオン濃度を低減してもよい。   Next, the overall operation of the water treatment device 2 according to the present embodiment will be described. First, the precipitate 15 is removed from the to-be-processed water W1 similarly to the water treatment apparatus 1 mentioned above. Thereafter, in the water to be treated W1 from which the precipitate 15 has been separated, aluminum ions are removed by the Al treatment unit 33 using a chelate resin, an ion exchange resin, a chelating agent, or the like. Here, the Al processing unit 33 may add a scale inhibitor to increase the solubility of aluminum ions. Thereafter, the water to be treated W1 is separated into treated water W2 and concentrated water W3 by the reverse osmosis membrane filtration unit 30 after the pH adjusting agent 32a is added by the pH adjusting agent adding unit 32 and the pH is adjusted to a predetermined range. The Here, the control device 21 adds the amount of ions such as a chelating agent and ions so that the aluminum ion concentration in the treated water W1 measured by the Al concentration meter 31 falls within a predetermined range (for example, 0.01 mg / L). Controls processing of exchange resin. Moreover, the control apparatus 21 may control the addition amount of the aluminate ion added to the precipitation tank 13, and may reduce the aluminum ion concentration introduce | transduced into the reverse osmosis membrane filtration part 30. FIG.

このように、本実施の形態によれば、固液分離部14の後段に設けられたAl処理部33により被処理水W1のアルミニウムイオンを低減するので、上述した水処理装置1と比較して逆浸透膜濾過部30に導入される被処理水W1のアルミニウムイオン濃度をより低減できる。これにより、逆浸透膜濾過部30の逆浸透膜30aに対するアルミニウムイオンの影響を一層低減することが可能となる。   Thus, according to this Embodiment, since the aluminum ion of the to-be-processed water W1 is reduced by the Al process part 33 provided in the back | latter stage of the solid-liquid separation part 14, compared with the water treatment apparatus 1 mentioned above. The aluminum ion concentration of the for-treatment water W1 introduced into the reverse osmosis membrane filtration unit 30 can be further reduced. Thereby, the influence of aluminum ions on the reverse osmosis membrane 30a of the reverse osmosis membrane filtration unit 30 can be further reduced.

(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る水処理装置3の概略図である。図8に示すように、本実施の形態に係る水処理装置3は、上述した水処理装置2のAl処理部33が溶解性シリカ析出部13と固液分離部14との間に設けられている。その他の構成については上述した水処理装置2と同一であるので、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic view of a water treatment device 3 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the water treatment device 3 according to the present embodiment, the Al treatment unit 33 of the water treatment device 2 described above is provided between the soluble silica precipitation unit 13 and the solid-liquid separation unit 14. Yes. Since other configurations are the same as those of the water treatment apparatus 2 described above, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態によれば、Al処理部33でアルミニウムを析出させて固液分離部14により析出物15と共にアルミニウムイオンを除去するので、上述した水処理装置1と比較して逆浸透膜濾過部30に導入される被処理水W1のアルミニウムイオン濃度をより低減できる。これにより、逆新郎膜濾過部30の逆浸透膜30aに対するアルミニウムイオンの影響を一層低減することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, aluminum is precipitated by the Al treatment unit 33 and the aluminum ions are removed together with the precipitate 15 by the solid-liquid separation unit 14. The aluminum ion concentration of the to-be-processed water W1 introduce | transduced into the osmosis membrane filtration part 30 can be reduced more. Thereby, it becomes possible to further reduce the influence of aluminum ions on the reverse osmosis membrane 30a of the reverse grooming membrane filtration unit 30.

なお、上記第6の実施の形態においては、Al処理部33を固液分離部14の後段に設ける構成について説明し、上記第7の実施の形態においては、Al処理部33を固液分離部14の前段に設ける構成について説明したが、Al処理部33は、固液分離部14の前段及び後段の双方に設けてもよい。これにより、固液分離部14の前段に設けられたAl処理部33により被処理水W1中のアルミニウムイオン濃度を低減した後に、固液分離部14で析出物15を分離した後に更に、溶解性シリカが除去された被処理水W1中のアルミニウムイオンをアルミニウム化合物34として除去できるので、処理水精製部20に供給されるアルミニウムイオン濃度をより一層低減することが可能となる。   In the sixth embodiment, the configuration in which the Al processing unit 33 is provided in the subsequent stage of the solid-liquid separation unit 14 will be described. In the seventh embodiment, the Al processing unit 33 is replaced with the solid-liquid separation unit. Although the configuration provided in the front stage of 14 has been described, the Al processing unit 33 may be provided in both the front stage and the rear stage of the solid-liquid separation unit 14. Thereby, after reducing the aluminum ion concentration in the to-be-processed water W1 by the Al process part 33 provided in the front | former stage of the solid-liquid separation part 14, after isolate | separating the precipitate 15 in the solid-liquid separation part 14, it is further soluble. Since the aluminum ions in the water to be treated W1 from which the silica has been removed can be removed as the aluminum compound 34, the concentration of aluminum ions supplied to the treated water purification unit 20 can be further reduced.

以下、上記実施の形態に係る水処理装置の適用例について説明する。なお、以下においては、図9に示す溶解性シリカ除去部10を各種水処理装置に適用した例について説明する。図9に示すように、この溶解性シリカ除去部10は、被処理水W1中にpH調整剤11aを添加するpH調整剤添加部11と、pH調整剤11aが添加された被処理水W1にアルミン酸イオン添加剤12aを添加するアルミン酸イオン添加部12と、アルミン酸イオンを添加した被処理水W1中の溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部13と、析出させた溶解性シリカを固液分離して処理水W2を得る固液分離部14とを備える。   Hereinafter, application examples of the water treatment apparatus according to the above embodiment will be described. In the following, an example in which the soluble silica removing unit 10 shown in FIG. 9 is applied to various water treatment apparatuses will be described. As shown in FIG. 9, the soluble silica removing unit 10 includes a pH adjuster adding unit 11 for adding a pH adjuster 11a to the water to be treated W1 and a water to be treated W1 to which the pH adjuster 11a has been added. The aluminate ion addition part 12 which adds the aluminate ion additive 12a, the soluble silica precipitation part 13 which precipitates the soluble silica in the to-be-processed water W1 which added the aluminate ion, and the precipitated soluble silica And a solid-liquid separation unit 14 that obtains treated water W2 by solid-liquid separation.

(適用例1)
図10は、適用例1に係る水処理装置100の概略図である。図10に示すように、この水処理装置100は、半導体製造用高純度水精製逆浸透プラントの供給水の前処理装置である。水処理装置100は、被処理水W1中の溶解性シリカを除去する溶解性シリカ除去部10と、弱酸カチオン交換樹脂により処理水W2中を処理して重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去する被処理水精製装置としてのカチオン交換装置101と、重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去した処理水W2中の炭酸ガスを除去する脱炭酸部102と、脱炭酸した処理水W2を逆浸透膜103aにより濾過して透過水W100及び濃縮水W101を得る逆浸透膜濾過部103とを備える。
(Application example 1)
FIG. 10 is a schematic diagram of the water treatment apparatus 100 according to Application Example 1. As shown in FIG. 10, this water treatment apparatus 100 is a pretreatment apparatus for feed water of a high purity water refining reverse osmosis plant for semiconductor production. The water treatment apparatus 100 removes bicarbonate and aluminum ions by treating the treated water W2 with a weak acid cation exchange resin and the soluble silica removing unit 10 that removes the soluble silica in the treated water W1. A cation exchange device 101 as a water purification device, a decarboxylation unit 102 for removing carbon dioxide in the treated water W2 from which bicarbonate and aluminum ions have been removed, and the decarboxylated treated water W2 are filtered by a reverse osmosis membrane 103a. A reverse osmosis membrane filtration unit 103 for obtaining permeated water W100 and concentrated water W101.

逆浸透膜濾過部103を透過した透過水W100は、更にカチオン交換装置、アニオン交換装置などのイオン交換樹脂104で精製され、濾過部105での仕上げ濾過を経た後、UV照射部106で紫外線が照射されて生物を死滅させて精製処理水W102として用いられる。溶解性シリカ除去部10とカチオン交換装置101との間には、溶解性シリカが除去された被処理水W1にNaCOを供給するNaCO供給部107が設けられている。カチオン交換装置101と脱炭酸部102との間には、イオン交換により精製された被処理水W1に酸を供給する酸供給部108が設けられている。脱炭酸部102と逆浸透膜濾過部103との間には、脱炭酸された被処理水W1にアルカリを供給するアルカリ供給部109が設けられている。なお、この水処理装置100においては、溶解性シリカ除去部10は、逆浸透膜濾過部103の上流側であれば配置構成は適宜変更可能である。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、カチオン交換装置101などを経て更に精製して使用することも可能である。 The permeated water W100 that has passed through the reverse osmosis membrane filtration unit 103 is further purified by an ion exchange resin 104 such as a cation exchange device or an anion exchange device. Irradiated to kill organisms and used as purified treated water W102. Between the soluble silica removal unit 10 and the cation exchange device 101, Na 2 CO 3 supply unit 107 supplies the Na 2 CO 3 water to be treated W1 is provided solubility silica was removed. Between the cation exchange apparatus 101 and the decarboxylation part 102, the acid supply part 108 which supplies an acid to the to-be-processed water W1 refine | purified by ion exchange is provided. Between the decarboxylation unit 102 and the reverse osmosis membrane filtration unit 103, an alkali supply unit 109 that supplies alkali to the decarboxylated water to be treated W1 is provided. In addition, in this water treatment apparatus 100, if the soluble silica removal part 10 is an upstream of the reverse osmosis membrane filtration part 103, arrangement | positioning structure can be changed suitably. Thus, in this Embodiment, it is also possible to further refine | purify and use the treated water W2 processed with the soluble silica removal part 10 via the cation exchange apparatus 101 grade | etc.,.

(適用例2)
図11は、適用例2に係る水処理装置200の概略図である。図11に示すように、この水処理装置200は、高濃度有機物及びシリカなどの懸濁/溶解固体分を含む排水の処理装置である。この水処理装置200は、溶解性シリカ除去部10Aは、溶解性シリカ析出部13の後段に更に被処理水W1中の溶解性シリカを凝集させる凝集槽201を備える。この凝集槽201では、被処理水W1中に塩化鉄などの凝集剤と共に、アルミン酸イオン添加部12からアルミン酸イオンが添加された被処理水W1中の溶解性シリカを析出する。そして、固液分離部14で析出した溶解性シリカを分離して処理水W2及び析出物15を得た後、マルチメディアフィルタで構成される第1フィルタ202で濾過した後、処理水W2に含まれるアルミニウムイオンを被処理水精製部としてのイオン交換樹脂203で除去する。そして、カートリッジフィルタで構成される第2フィルタ204で濾過した後、逆浸透膜205aを備えた逆浸透膜濾過部205で透過水W200及び濃縮水W201を分離する。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、イオン交換樹脂203などを経て更に生成して使用することも可能である。
(Application example 2)
FIG. 11 is a schematic diagram of a water treatment device 200 according to Application Example 2. As shown in FIG. 11, this water treatment device 200 is a wastewater treatment device containing a high concentration organic substance and a suspended / dissolved solid content such as silica. In this water treatment device 200, the soluble silica removing unit 10 </ b> A further includes a coagulation tank 201 for aggregating the soluble silica in the water to be treated W <b> 1 after the soluble silica precipitation unit 13. In this coagulation tank 201, the soluble silica in the to-be-processed water W1 to which the aluminate ion was added from the aluminate ion addition part 12 is deposited with coagulant | flocculants, such as iron chloride, in the to-be-treated water W1. And after isolate | separating the soluble silica which precipitated in the solid-liquid separation part 14, after obtaining the treated water W2 and the precipitate 15, it filtered with the 1st filter 202 comprised by a multimedia filter, and is contained in the treated water W2. The aluminum ions to be removed are removed by an ion exchange resin 203 as a water purification unit. And after filtering with the 2nd filter 204 comprised with a cartridge filter, the permeated water W200 and the concentrated water W201 are isolate | separated by the reverse osmosis membrane filtration part 205 provided with the reverse osmosis membrane 205a. Thus, in this Embodiment, it is also possible to generate | occur | produce and use the treated water W2 processed by the soluble silica removal part 10 via the ion exchange resin 203 grade | etc.,.

(適用例3)
図12は、適用例3に係る水処理装置300の概略図である。図12に示すように、この水処理装置300は、溶解性シリカ除去部10の後段に設けられた被処理水精製部としての第1脱塩塔301と、脱塩塔の後段に設けられた脱ガス塔302と、脱ガス塔302の後段に設けられた第2脱塩塔304とを備える。第1脱塩塔301に導入された処理水W2は、第1イオン交換樹脂301a及び第2イオン交換樹脂301bを介してイオン交換された後、塔底部で塩酸が供給されて脱ガス塔302に供給される。脱ガス塔302に供給された処理水W2は、洗浄部302aで洗浄されて塔底部302bに貯留される。脱ガス塔302の塔底部302bに貯留された処理水W2は、ポンプ303を介して第2脱塩塔304に導入されて第1イオン交換樹脂304a及び第2イオン交換樹脂304bを介してイオン交換された後、塔底部で水酸化ナトリウム水溶液が供給されて所定のpHに調整されて処理水W300とされる。このように処理することにより、イオン交換樹脂の消耗率を低減することが可能となる。なお、溶解性シリカ除去部10は、第2脱塩塔304の第2イオン交換樹脂304bの上流側であれば配置構成は適宜変更可能である。このように、本適用例3においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、アニオン交換樹脂などを経て更に生成して使用することも可能である。
(Application example 3)
FIG. 12 is a schematic diagram of a water treatment device 300 according to Application Example 3. As shown in FIG. 12, this water treatment apparatus 300 is provided in the 1st demineralization tower 301 as a to-be-processed water refinement | purification part provided in the back | latter stage of the soluble silica removal part 10, and the back | latter stage of the desalination tower. A degassing tower 302 and a second demineralization tower 304 provided at the rear stage of the degassing tower 302 are provided. The treated water W2 introduced into the first demineralization tower 301 is ion-exchanged via the first ion exchange resin 301a and the second ion exchange resin 301b, and then hydrochloric acid is supplied at the bottom of the tower to enter the degassing tower 302. Supplied. The treated water W2 supplied to the degassing tower 302 is washed by the washing section 302a and stored in the tower bottom section 302b. The treated water W2 stored in the tower bottom 302b of the degassing tower 302 is introduced into the second demineralization tower 304 via the pump 303 and ion exchanged via the first ion exchange resin 304a and the second ion exchange resin 304b. After that, a sodium hydroxide aqueous solution is supplied at the bottom of the tower, adjusted to a predetermined pH, and treated water W300. By processing in this way, it becomes possible to reduce the consumption rate of the ion exchange resin. In addition, if the soluble silica removal part 10 is an upstream of the 2nd ion exchange resin 304b of the 2nd demineralization tower 304, arrangement | positioning structure can be changed suitably. Thus, in this application example 3, the treated water W2 treated by the soluble silica removing unit 10 can be further generated and used through an anion exchange resin or the like.

第1脱塩塔301及び第2脱塩塔304の第1イオン交換樹脂301a,304a、第2イオン交換樹脂301b,304bとしては、各種アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを適宜組み合わせて用いることができる。本適用例3では、第1脱塩塔301の第1イオン交換樹脂301a及び第2イオン交換樹脂301bとしては、強酸性カチオン交換樹脂を用いることが好ましく、第2脱塩塔304の第1イオン交換樹脂304a及び第2イオン交換樹脂304bとしては、強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。   As the first ion exchange resins 301a and 304a and the second ion exchange resins 301b and 304b of the first demineralization tower 301 and the second demineralization tower 304, various anion exchange resins and cation exchange resins may be used in appropriate combinations. it can. In this application example 3, it is preferable to use a strongly acidic cation exchange resin as the first ion exchange resin 301a and the second ion exchange resin 301b of the first demineralization tower 301, and the first ion of the second demineralization tower 304 is the first ion. As the exchange resin 304a and the second ion exchange resin 304b, it is preferable to use a strongly basic anion exchange resin.

なお、上述した適用例3における第1脱塩塔301、脱ガス塔302、及び第3脱塩塔304を備えた水処理装置300の構成は適宜変更可能である。水処理装置300においては、脱ガス塔302及び第3脱塩塔304を省略した構成とすることができる。この場合、第1脱塩塔301は、第1イオン交換樹脂301aとして強酸性カチオン樹脂を備え、第2カチオン交換樹脂301bとして強塩基性アニオン樹脂を備えることが好ましい。このように構成することにより、被処理水W1中のイオン濃度が低い場合に処理水W300を効率良く得ることが可能となる。この場合であっても、溶解性シリカ除去部10により被処理水W1中の溶解性シリカを除去することにより、強塩基性アニオン樹脂の再生に必要な薬品量及び強塩基性アニオン樹脂の使用量を低減することができる。   In addition, the structure of the water treatment apparatus 300 provided with the 1st demineralization tower 301, the degassing tower 302, and the 3rd demineralization tower 304 in the application example 3 mentioned above can be changed suitably. In the water treatment apparatus 300, the degassing tower 302 and the third demineralization tower 304 may be omitted. In this case, it is preferable that the first demineralization tower 301 includes a strongly acidic cation resin as the first ion exchange resin 301a and a strongly basic anion resin as the second cation exchange resin 301b. By comprising in this way, when the ion concentration in the to-be-processed water W1 is low, it becomes possible to obtain the treated water W300 efficiently. Even in this case, the amount of chemicals required for regeneration of the strongly basic anion resin and the amount of the strongly basic anion resin used by removing the soluble silica in the water to be treated W1 by the soluble silica removing unit 10 Can be reduced.

また、水処理装置300においては、第2脱塩塔304の後段に更に処理水W300をポリッシングする第3脱塩塔を設けてもよい。この場合、第3脱塩塔は、第1イオン交換樹脂として強酸性カチオン樹脂を備え、第2カチオン交換樹脂として強塩基性アニオン樹脂を備えることが好ましい。このように構成することにより、被処理水W300の純度が更に向上する。この場合であっても、溶解性シリカ除去部10により被処理水W1中の溶解性シリカを除去することにより、第1脱塩塔301及び第2脱塩塔304の第1イオン交換樹脂301a,304a、第2イオン交換樹脂301b、304bにおける強塩基性アニオン樹脂、並びに、第3脱塩塔における強塩基性アニオン樹脂の再生に必要な薬品量及び強塩基性アニオン樹脂の使用量を低減することができる。   Further, in the water treatment apparatus 300, a third demineralization tower that polishes the treated water W300 may be further provided after the second demineralization tower 304. In this case, it is preferable that the third desalting tower includes a strongly acidic cation resin as the first ion exchange resin and a strongly basic anion resin as the second cation exchange resin. By comprising in this way, the purity of the to-be-processed water W300 further improves. Even in this case, by removing the soluble silica in the water to be treated W1 by the soluble silica removing unit 10, the first ion exchange resins 301a, 301a of the first demineralization tower 301 and the second demineralization tower 304 are obtained. Reducing the amount of chemicals required to regenerate 304a, the strongly basic anion resin in the second ion exchange resins 301b, 304b, and the strongly basic anion resin in the third desalting tower, and the amount of the strongly basic anion resin used Can do.

(適用例4)
図13は、適用例4に係る水処理装置400の概略図である。図13に示すように、この水処理装置400は、有機物及び無機塩を含む水を処理し、蒸発操作時の水垢付着を低減する水処理装置である。この水処理装置400は、溶解性シリカ除去部10の後段に設けられたイオン交換装置401と、イオン交換装置401でイオン交換された処理水W2に酸を供給する酸供給部402と、イオン交換装置401の後段に設けられた脱ガス部403と、脱ガス部403で脱ガスされた処理水W2にアルカリを添加するアルカリ添加部404と、アルカリ添加部404の後段に設けられた被処理水精製部としての蒸発器405とを備える。
(Application example 4)
FIG. 13 is a schematic diagram of a water treatment device 400 according to Application Example 4. As shown in FIG. 13, this water treatment device 400 is a water treatment device that treats water containing an organic substance and an inorganic salt to reduce scale adhesion during an evaporation operation. This water treatment device 400 includes an ion exchange device 401 provided at a subsequent stage of the soluble silica removing unit 10, an acid supply unit 402 that supplies acid to the treated water W2 ion-exchanged by the ion exchange device 401, and an ion exchange. Degassing unit 403 provided at the subsequent stage of the apparatus 401, alkali adding unit 404 for adding alkali to the treated water W2 degassed by the degassing unit 403, and water to be treated provided at the subsequent stage of the alkali adding unit 404 And an evaporator 405 as a purification unit.

イオン交換装置401は、溶解性シリカが除去された被処理水W1をイオン交換により精製する。酸供給部402は、イオン交換により精製された被処理水W1に酸を添加してpHを所定範囲にする。脱ガス部403は、処理水W2中に含まれる炭酸ガスを除去する。アルカリ添加部404は、炭酸ガスが除去された処理水W2にアルカリを添加して処理水W2のpHを増大させる。蒸発器405は、塩基性の処理水W2を蒸発させて蒸発水W400を得ると共に、塔底部から濃縮水を抜き出して晶析器406に供給する。晶析器406では、蒸発器405で結晶が析出しない範囲で濃縮された濃縮水を析出し、析出した固体408は、固液分離部407で分離される。固液分離部407で分離された濃縮液407aは、再び晶析器406に供給される。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部10で処理した処理水W2を、イオン交換装置401及び蒸発器405などを経て更に精製して使用することも可能である。この場合においても、溶解性シリカ除去部10において被処理水W1中の溶解性シリカが低減されているので、イオン交換装置401及び蒸発器405における被処理水W1の精製効率が向上する。   The ion exchange device 401 purifies the water to be treated W1 from which the soluble silica has been removed by ion exchange. The acid supply unit 402 adds an acid to the water to be treated W1 purified by ion exchange to bring the pH into a predetermined range. The degassing unit 403 removes carbon dioxide contained in the treated water W2. The alkali addition unit 404 adds alkali to the treated water W2 from which the carbon dioxide gas has been removed to increase the pH of the treated water W2. The evaporator 405 evaporates the basic treated water W2 to obtain the evaporated water W400, extracts the concentrated water from the bottom of the tower, and supplies it to the crystallizer 406. In the crystallizer 406, concentrated water concentrated in a range where no crystals are precipitated by the evaporator 405 is deposited, and the precipitated solid 408 is separated by the solid-liquid separation unit 407. The concentrated liquid 407 a separated by the solid-liquid separation unit 407 is supplied to the crystallizer 406 again. Thus, in this Embodiment, it is also possible to further refine | purify and use the treated water W2 processed with the soluble silica removal part 10 through the ion exchange apparatus 401, the evaporator 405, etc. FIG. Even in this case, since the soluble silica in the water to be treated W1 is reduced in the soluble silica removing unit 10, the purification efficiency of the water to be treated W1 in the ion exchange device 401 and the evaporator 405 is improved.

以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail on the basis of Examples and Comparative Examples performed to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following examples and comparative examples.

(実施例)
図1に示した水処理装置を用いて被処理水にアルミン酸ナトリウムを添加して溶解性シリカを除去して精製処理水を製造した。被処理水のpHは10とし、温度は25℃とし、被処理水中の溶解性シリカ濃度は40mg/Lとし、アルミン酸イオンの濃度は157mg/Lとし、マグネシウムイオン濃度は120mg/Lとした。その結果、図14に示すように、被処理水中の溶解性シリカが析出し、処理水中の溶解性シリカの濃度が大幅に低減した(被処理水:40mg/L→処理水0.8mg/L)。また、析出物を蛍光X線分析により組成分析した結果、Mg、Al、Siが析出物中に共存していた。
(Example)
Using the water treatment apparatus shown in FIG. 1, sodium aluminate was added to the water to be treated to remove soluble silica to produce purified treated water. The pH of the water to be treated was 10, the temperature was 25 ° C., the concentration of soluble silica in the water to be treated was 40 mg / L, the concentration of aluminate ions was 157 mg / L, and the magnesium ion concentration was 120 mg / L. As a result, as shown in FIG. 14, the soluble silica in the treated water was precipitated, and the concentration of the soluble silica in the treated water was greatly reduced (treated water: 40 mg / L → treated water 0.8 mg / L). ). Moreover, as a result of analyzing the composition of the precipitate by fluorescent X-ray analysis, Mg, Al, and Si coexisted in the precipitate.

(比較例)
アルミン酸ナトリウムに代えて硫酸アルミニウムを用いたこと以外は実施例と同様にして被処理水を処理した。その結果、図14に示すように、被処理水中の溶解性シリカは析出せず、処理水中の溶解性シリカの濃度は低下しなかった(被処理水:32mg/L→処理水31mg/L)。この結果は、硫酸アルミニウムを用いた場合には、被処理水中にアルミン酸イオンが発生しなかった結果、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出しなかったためと考えられる。
(Comparative example)
The treated water was treated in the same manner as in Example except that aluminum sulfate was used in place of sodium aluminate. As a result, as shown in FIG. 14, the soluble silica in the treated water did not precipitate, and the concentration of the soluble silica in the treated water did not decrease (treated water: 32 mg / L → treated water 31 mg / L). . This result is considered to be because, when aluminum sulfate was used, aluminate ions were not generated in the treated water, and as a result, the compound of aluminate ions and soluble silica did not precipitate in the treated water.

1,2,3,100,200,300,400 水処理装置
10 溶解性シリカ除去部
11 pH調整剤添加部
11a pH調整剤
12 アルミン酸イオン添加部
12a アルミン酸イオン添加剤添加剤
13 溶解性シリカ析出部
14 固液分離部
15 析出物
16 種物質添加部
16a 種物質
17 マグネシウムイオン添加部
17a マグネシウムイオン添加剤
18 電解部
18a 陽極
18b 陰極
18c 直流電源
21 制御装置
22 pH計
30,103,205 逆浸透膜濾過部
30a,103a,205a 逆浸透膜
31 Al濃度計
32 pH調整剤添加部
32a pH調整剤
33 Al処理部
34 アルミニウム
101 カチオン交換装置
102 脱炭酸部
201 凝集槽
202 第1フィルタ
203 イオン交換樹脂
204 第2フィルタ
301 第1脱塩塔
301a,304a 第1イオン交換樹脂
301b,304b 第2イオン交換樹脂
302 脱炭酸塔
302a 洗浄部
302b 塔底部
303 ポンプ
304 第2脱塩塔
401 イオン交換装置
402 酸供給部
403 脱ガス部
404 アルカリ添加部
405 蒸発器
406 晶析器
407 固液分離部
407a 濃縮液
408 固体
1, 2, 3, 100, 200, 300, 400 Water treatment apparatus 10 Soluble silica removal part 11 pH adjuster addition part 11a pH adjuster 12 Aluminate ion addition part 12a Aluminate ion additive 13 Dissolvable silica Precipitation part 14 Solid-liquid separation part 15 Precipitate 16 Seed substance addition part 16a Seed substance 17 Magnesium ion addition part 17a Magnesium ion additive 18 Electrolysis part 18a Anode 18b Cathode 18c DC power supply 21 Controller 22 pH meter 30, 103, 205 Reverse Osmosis membrane filtration unit 30a, 103a, 205a Reverse osmosis membrane 31 Al concentration meter 32 pH adjuster addition unit 32a pH adjuster 33 Al treatment unit 34 Aluminum 101 Cation exchange device 102 Decarboxylation unit 201 Coagulation tank 202 First filter 203 Ion exchange Resin 204 Second filter 30 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st demineralization tower 301a, 304a 1st ion exchange resin 301b, 304b 2nd ion exchange resin 302 Decarbonation tower 302a Cleaning part 302b Tower bottom part 303 Pump 304 2nd demineralization tower 401 Ion exchange apparatus 402 Acid supply part 403 Desorption Gas part 404 Alkali addition part 405 Evaporator 406 Crystallizer 407 Solid-liquid separation part 407a Concentrated liquid 408 Solid

Claims (20)

下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部と、
前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離部と、
前記固液分離部で溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜で濾過する逆浸透膜濾過部とを備えたことを特徴とする、水処理装置。
[Al(OH) ・・・式(1)
A soluble silica precipitation part for precipitating soluble silica dissolved in the water to be treated, from the water to be treated whose aluminate ion concentration and pH represented by the following general formula (1) are within a predetermined range,
A solid-liquid separation unit for separating the treated water and the precipitated soluble silica to obtain treated water from which the soluble silica has been removed from the treated water;
A water treatment apparatus, comprising: a reverse osmosis membrane filtration unit that filters the treated water from which soluble silica has been removed in the solid-liquid separation unit with a reverse osmosis membrane.
[Al (OH) 4] - ··· formula (1)
前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加するアルミン酸イオン添加部を備えた請求項1に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus of Claim 1 provided with the aluminate ion addition part which adds an aluminate ion additive to the said to-be-processed water. 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項2に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus according to claim 2, wherein the aluminate ion additive is sodium aluminate. 前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にするpH調整剤添加部を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus of any one of Claim 1 to 3 provided with the pH adjuster addition part which adds a pH adjuster to the said treated water, and makes the said treated water pH 5.5 or more. 予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する種物質添加部を備えた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水処理装置。   The water treatment according to any one of claims 1 to 4, further comprising a seed material addition unit that adds soluble silica contained in the water to be treated, which has been precipitated in advance, as a seed material to the water to be treated. apparatus. 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加するマグネシウムイオン添加部を備えた、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus of any one of Claims 1-5 provided with the magnesium ion addition part which adds a magnesium ion additive to the said to-be-processed water. 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加する電解装置を備えた、請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の水処理装置。   The electrolyzer which adds the aluminate ion containing water generated by electrolyzing a part of the to-be-treated water to the to-be-treated water as the aluminate ion additive is provided. The water treatment apparatus according to item. 前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンを除去するアルミニウムイオン処理部を備えた、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising an aluminum ion treatment unit that removes aluminum ions contained in the water to be treated supplied to the reverse osmosis membrane filtration unit. 前記アルミニウムイオン処理部内に設けられたイオン交換樹脂により前記アルミニウムイオンを除去する、請求項8に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus according to claim 8, wherein the aluminum ions are removed by an ion exchange resin provided in the aluminum ion treatment unit. 前記アルミニウムイオン処理部内の前記被処理水にキレート剤を添加して前記アルミニウムイオンを除去する、請求項8又は請求項9に記載の水処理装置。   The water treatment apparatus according to claim 8 or 9, wherein a chelating agent is added to the water to be treated in the aluminum ion treatment unit to remove the aluminum ions. 前記逆浸透膜濾過部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定するアルミニウムイオン濃度測定装置と、
前記アルミニウムイオン濃度測定装置によって測定されたアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加する前記キレート剤の添加量、及び前記イオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御する制御装置とを備えた、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の水処理装置。
An aluminum ion concentration measuring device for measuring the aluminum ion concentration of water to be treated introduced into the reverse osmosis membrane filtration unit;
Based on the aluminum ion concentration measured by the aluminum ion concentration measuring device, the concentration of the aluminate ion, the pH of the water to be treated, the amount of the chelating agent added to the aluminum ion treatment unit, and the ion exchange resin The water treatment apparatus of any one of Claims 8-10 provided with the control apparatus which controls at least 1 of the process of these.
下記一般式(1)で表されるアルミン酸イオン濃度及びpHがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存した溶解性シリカを析出させる析出工程と、
前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを固液分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去された被処理水を得る固液分離工程と、
前記固液分離により溶解性シリカが除去された前記被処理水を逆浸透膜濾過部で濾過する濾過工程とを含むことを特徴とする、水処理方法。
[Al(OH) ・・・式(1)
A precipitation step of precipitating soluble silica dissolved in the treated water from the treated water in which the aluminate concentration and pH represented by the following general formula (1) are each within a predetermined range;
A solid-liquid separation step of obtaining a water to be treated from which the soluble silica is removed from the water to be treated by solid-liquid separation of the water to be treated and the precipitated soluble silica;
And a filtration step of filtering the treated water from which the soluble silica has been removed by the solid-liquid separation through a reverse osmosis membrane filtration unit.
[Al (OH) 4] - ··· formula (1)
前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加する、請求項12に記載の水処理方法。   The water treatment method according to claim 12, wherein an aluminate ion additive is added to the water to be treated. 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項13に記載の水処理方法。   The water treatment method according to claim 13, wherein the aluminate ion additive is sodium aluminate. 前記被処理水にpH調整剤を添加して前記被処理水をpH5.5以上にする、請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の水処理方法。   The water treatment method according to any one of claims 12 to 14, wherein a pH adjuster is added to the water to be treated to bring the water to be treated to pH 5.5 or more. 予め析出させた前記被処理水に含まれる溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する、請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の水処理方法。   The water treatment method according to any one of claims 12 to 15, wherein soluble silica contained in the water to be treated that has been precipitated in advance is added to the water to be treated as a seed material. 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加する、請求項12から請求項16のいずれか1項に記載の水処理方法。   The water treatment method according to any one of claims 12 to 16, wherein a magnesium ion additive is added to the water to be treated. 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記被処理水に前記アルミン酸イオン添加剤として添加する、請求項12から請求項17のいずれか1項に記載の水処理方法。   The water according to any one of claims 12 to 17, wherein aluminate-containing water generated by electrolyzing a part of the treated water is added to the treated water as the aluminate ion additive. Processing method. 前記逆浸透膜濾過部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンをアルミニウムイオン処理部で除去する、請求項12から請求項18のいずれか1項に記載の水処理方法。   The water treatment method according to any one of claims 12 to 18, wherein aluminum ions contained in the water to be treated supplied to the reverse osmosis membrane filtration unit are removed by an aluminum ion treatment unit. 前記被処理水精製部に導入する被処理水のアルミニウムイオン濃度を測定し、測定したアルミニウムイオン濃度に基づいて前記アルミン酸イオンの濃度、前記被処理水のpH、前記アルミニウムイオン処理部内に添加するキレート剤の添加量、及びイオン交換樹脂の処理の少なくとも一つを制御する、請求項12から請求項19のいずれか1項に記載の水処理方法。   Measure the aluminum ion concentration of the water to be treated introduced into the treated water purification unit, and add the aluminate ion concentration, the pH of the water to be treated, and the aluminum ion treatment unit based on the measured aluminum ion concentration The water treatment method according to any one of claims 12 to 19, wherein at least one of an addition amount of the chelating agent and a treatment of the ion exchange resin is controlled.
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